Sistema di rivelazione di radiazione ottica includente

Data di pubblicazione

28-01-2014

Codice

EI.12.024.A

Stato

Licenziato

Data di priorità

21-12-2012

Fase

Internazionale PCT

Dipartimento

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA, INFORMAZIONE E BIOINGEGNERIA

Autori

Andrea Melloni, Marco Sampietro, Giorgio Ferrari, Stefano Grillanda,  Francesco Morichetti, Marco Carminati

Descrizione

Questa invenzione consiste in una tecnica non invasiva che consente di osservare la presenza e di misurare l’intensità della radiazione luminosa in un mezzo ottico, senza perturbare in alcun modo le proprietà del campo ottico propagante. Non si introduce alcun assorbimento addizionale, né una modulazione di fase spuria. La presenza del segnale ottico è rilevata quantitativamente e localmente tramite due elettrodi posti ad un’opportuna distanza dal mezzo ottico al fine di evitare il contatto diretto – decisamente invasivo - con la luce. Gli elettrodi permettono la misura a distanza della variazione di impedenza elettrica dovuta alla presenza della radiazione luminosa nel mezzo.

Campo di applicazione

Questa tecnica non invasiva ha numerose applicazioni scientifiche ed industriali: <ul><li>Gestione e controllo di circuiti fotonici complessi a larga scala di integrazione: monitoraggio di potenza distribuito, tuning automatico, indirizzamento dei segnali e riconfigurazione dinamica del sistema.</li><li>Rivelazione multipunto di guasti, monitoraggio in tempo reale delle condizioni operative e dello stato di un mezzo ottico, sia integrato che macroscopico.</li><li>Allineamento automatico tra una singola fibra ottica ed una guida integrata che semplifica l’attuale approccio di allineamento attivo con chip ottici passivi che richiede l’allineamento simultaneo di due fibre ottiche (lancio e raccolta)</li><li>Test a livello di fetta: verifiche del wafer, della resa e dei processi di fabbricazione e caratterizzazione delle prestazioni di un singolo dispositivo su fetta prima del taglio e dell’incapsulamento.</li></ul>

Vantaggi

Rispetto alle tecniche tradizionali di rivelazione della luce, come quelle basate su fotorivelatori che spillano una porzione delle luce dal mezzo ottico, questa invenzione offre la straordinaria proprietà di essere veramente non invasiva, nel senso che la misura dell’intensità della luce si ottiene senza influenzare la sua propagazione nel mezzo ottico (senza causare cioè la perdita aggiuntiva di fotoni o una modulazione indesiderata). Inoltre, le principali caratteristiche sono: <ul><li>Minaturizzazione: l’area di misura può essere ridotta fino a poche decine di µm2</li><li>Velocità e sensibilità: è possibile rilevare senza indurre perturbazioni intensità di una frazione di microwatt in poche decine di microsecondi.</li><li>Misure multipunto: la tecnica di misura è facilmente parallelizzabile per un elevato numero di punti di monitoraggio in parallelo.</li><li>Totale compatibilità CMOS: il circuito elettronico di lettura dell’impedenza può essere implementato in tecnologie microelettroniche CMOS standard.</li><li>Integrazione monolitica della circuiteria fotonica ed elettronica.</li><li>Integrazione immediata in qualsiasi piattaforma fotonica: non sono richiesti ulteriori passi di fabbricazione in camera pulita (nessun costo aggiuntivo) e nessuna modifica del layer ottico, che può essere progettato indipendentemente dal sistema di monitoraggio elettrico.</li><li>Compatibilità con vari materiali come silicio, fosfuro di indio e germanio.</li></ul> Si veda: F. Morichetti et al. “Non-invasive on-chip light observation by contactless waveguide conductivity monitoring,” IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 20, no. 4 (2014), doi: 10.1109/JSTQE.2014.2300046

Stadio di sviluppo

Vari prototipi funzionanti sono stati costruiti e sperimentalmente testati

Contatto

licensing.tto@polimi.it