Integrations och funktionalitetsökning i fotoniska kretsar
- Diarienummer
- RE07-0080
- Start- och slutdatum
- 080701-120630
- Beviljat belopp
- 15 600 000 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Informations-, kommunikations- och systemteknik
Summary
The main objective of this proposal, “Increased integration and functionality in photonic circuits” is research on exploiting enhanced performance and novel functionalities arising from densely integrated photonic circuits. We aim to develop components and circuits mainly for telecom and interconnects but also useable for sensing and biotechnology. The objective is reached by integrating two of our state of the art photonic technologies: Si and III-V. These are platforms for three areas: a) Heterogeneous integration of Si with III V and other active materials; b) Photonic crystals for engineering the flow and dispersion properties of light and c) Plasmonics for engineerable dielectric properties for nanophotonic circuits, all within the framework of increased functionality and integration. These synergistic areas with many connections can be combined to a multitude of devices with a wide range of system applications and are generic enabling technologies. We will demonstrate devices where InP is integrated onto silicon, where photonic crystal structures are used in lasers and for dispersion engineering and where plasmonic structures give extremely compact devices. Inputs from systems applications will aid in defining device requirements in future systems. Device targets will be revised as the project unfolds, since 5 years is a long time in this rapidly evolving area. Our expected results are significant contributions to device technology with considerable systems impact.
Populärvetenskaplig beskrivning
Under de senaste decennierna har elektroniksystem genomgått en exempellös miniatyrisering, enligt den sk Moores lag, enligt vilken prestanda hos elektroniska kretsar födubblas var 18:e månad. Denna utveckling har lett till att elektroniska kretsar och system revolutionerat vår vardag; de möter oss praktiskt taget överallt, och kanske främst i våra laptops och mobiltelefoner. I slutet av 60-talet myntades, med inspiration från elektronik, begreppet integrerad optik eller fotonik, för att beskriva de pågående försöken att integrera optiska funktioner av olika slag (ljuskällor, detektorer,etc ) på ett och samma chip, med andra ord en sorts integrerade kretsar för ljusvågor. En utveckling motsvarande den för elektroniska kretsar kan sägas ha inletts på 80-talet och i all tysthet har integrationstätheten för fotoniska integrerade kretsar fördubblats varje år. Denna utveckling är betydelsefull då den ger utvidgade och nya tillämpningsområden för dessa kretsar, inom medicin, life sciences, sensorer, telekom etc, faktiskt i lika stor omfattning som elektronik. För att denna utveckling enligt ”Moores lag” inom fotonik skall kunna fortsätta måste nya material och materialkombinationer och nya strukturer utnyttjas ( jämför elektronik där materialet väsentligen är kisel (Si) och kiseldioxid). I detta projekt avser vi sålunda monolitintegrera ett för fotonik relativt nytt material, Si, med våra material som kan generera ljus, och därmed ge möjlighet att kombinera det bästa av två världar: elektronik och fotonik. Vi avser vidare utveckla den integrerade fotoniken ( i Si och andra halvledare) genom att studera såväl nya strukturer, sk fotoniska kristaller, som olika slag av nanofotonik, bl a i metaller, allt för att krympa dimensioner och öka funktionalitet hos de optiska kretsarna. Forskningen avser bidra till att skapa förutsättningar för en elektronikliknande utveckling inom fotonik. Framgångsrik forskning kommer föutom det rent vetenskapliga intresset att ha mycket stor kommersiell potential. Den grupp som söker detta projekt har sedan mitten av 80 talet under perioder (inklusive i dag) varit bland de ledande internationellt vad gäller integrerad fotonik.