Píxeles PHCC liberables para la transferencia mecánica. Crédito: Nature Communications (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-60957-1
Los investigadores de la Universidad de Strathclyde han desarrollado un nuevo método para ensamblar dispositivos ultra pequeños y controladores de luz, allanando el camino para la fabricación escalable de sistemas ópticos avanzados utilizados en tecnologías cuánticas, telecomunicaciones y detección.
El estudio, publicado En las comunicaciones de la naturaleza, se centra en las cavidades de cristal fotónico (PHCC), estructuras a escala de micrones que atrapan y manipulan la luz con una precisión extraordinaria. Estos son componentes esenciales para tecnologías de alto rendimiento que van desde la computación cuántica hasta la inteligencia artificial fotónica.
Hasta ahora, la creación de grandes conjuntos de PHCC ha estado severamente limitada por las pequeñas variaciones introducidas durante la fabricación. Incluso las imperfecciones a escala nanométrica pueden cambiar drásticamente las propiedades ópticas de cada dispositivo, lo que hace que sea imposible construir conjuntos de unidades idénticas directamente en el chip.
El equipo liderado por Strathclyde diseñó un método que puede eliminar físicamente los PHCC individuales de su oblea de silicio original y colocarlos en un nuevo chip, mientras mide y clasifica con precisión cada uno por sus características ópticas en tiempo real.
Sistema a medida
Haciendo uso de un sistema de integración de dispositivos semiconductores a medida, diseñado y construido en Strathclyde, los investigadores pueden manipular y colocar dispositivos fotónicos microscópicos con precisión y rendimiento sin precedentes, marcando un paso importante hacia la fabricación escalable.
El Dr. Sean Bommer de Strathclyde y el autor principal del documento dijo: “Este es el primer sistema de este tipo que permite la medición óptica de estos dispositivos a medida que se integran.
“Utilizando métodos anteriores, ensamblar estos dispositivos se sintió como construir un conjunto de LEGO, pero donde no conocía el color de ningún ladrillo en particular. Ahora que podemos medir su rendimiento durante el ensamblaje, desbloquea el potencial de hacer diseños más efectivos y complejos”.
Sistema de impresión de transferencia preciso con capacidad de medición del espectro de reflectividad in situ. Crédito: Nature Communications (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-60957-1
En una sola sesión, el equipo transfirió con éxito y ordenó 119 PHCC por longitud de onda resonante, la longitud de onda específica de la luz que un material u objeto absorberá o transmitirá más fuertemente, creando una matriz a medida imposible de fabricar mediante métodos tradicionales.
La plataforma de integración también permitió a los investigadores observar por primera vez cómo los dispositivos responden dinámicamente al proceso de impresión, revelando efectos mecánicos elásticos y plásticos en escalas de tiempo de segundos a horas.
El profesor Michael Strain, Silla Fraunhofer & Raeng en Chipscale Photonics, agregó: “La capacidad de reorganizar estos dispositivos microscópicos después de haber sido fabricados es un paso crucial para usarlos como elementos en circuitos a mayor escala.
“Ahora estamos trabajando para ensamblar una amplia gama de dispositivos semiconductores en un solo chip para crear sistemas complejos de alto rendimiento para telecomunicaciones, aplicaciones cuánticas, detección y más allá”.
Más información: Sean P. Bommer et al, Micro-ensamblaje de impresión de transferencia de matrices de cavidad de cristal fotónica de silicio: superar el límite de tolerancia de fabricación, comunicaciones de la naturaleza (2025). Dos: 10.1038/s41467-025-60957-1
Proporcionado por la Universidad de Strathclyde, Glasgow
Cita: los científicos desbloquean el desafío de fabricación clave para los chips ópticos de próxima generación (2025, 8 de julio) Recuperado el 8 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-scientists-key-generation-optical-chips.html
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