Kyocera y la Universidad de Tohoku desarrollaron una tecnología para integrar aisladores ópticos directamente sobre chips de fotónica de silicio mediante recocido por láser. El método calienta de forma local el material que se necesita para formar el aislador, en lugar de exponer el chip completo a las temperaturas altas que normalmente pide el proceso.

Un aislador óptico deja que la luz viaje en una dirección y suprime la luz reflejada que vuelve hacia la fuente láser. Eso evita la inestabilidad de señal en los sistemas de comunicación óptica. Y pesa cada vez más, porque la fotónica de silicio avanza hacia interconexiones más rápidas y hacia la óptica coempaquetada.

¿Por qué el recocido era el problema?

El granate magnetoóptico, material habitual en los aisladores ópticos, necesita un tratamiento térmico de alrededor de 600 grados Celsius o más para desarrollar las propiedades cristalinas que se le piden. Calentar el chip completo a esa temperatura no es opción. Se dañan los electrodos, el cableado y el resto de los componentes que ya están puestos sobre la oblea.

Los investigadores resolvieron el punto con un láser de infrarrojo cercano que calienta únicamente la zona donde se está formando el aislador. El haz se aplicó sobre una región de aproximadamente 700 por 700 micrómetros, donde antes se había depositado una película de granate magnetoóptico. El calentamiento localizado cristalizó el granate. El circuito de alrededor quedó fuera del golpe térmico.

¿Qué midieron en el dispositivo?

Con ese proceso el equipo fabricó un aislador magnetoóptico de tipo Mach-Zehnder sobre una guía de onda de silicio y demostró su funcionamiento. El dispositivo alcanzó una razón de aislamiento de 13,6 dB, lo que reduce en cerca de 95% la luz reflejada de vuelta dentro del rango de longitudes de onda que se usa en comunicación óptica. La microscopía electrónica confirmó además la cristalización del granate en el área irradiada por el láser.

Hacia la óptica coempaquetada

El desarrollo apunta a una óptica coempaquetada más compacta. Ese es el esquema donde los componentes ópticos y los electrónicos se integran muy cerca, para acortar los caminos de señal y recortar pérdidas y consumo. Los investigadores trabajan ahora en reducir las pérdidas ópticas, mejorar la eficiencia y dejar el proceso en condiciones de producción masiva.