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Resumo aula anterior. Apresentação de Jhonas sobre Modulação Eletro-óptica. Modulação Eletromecânica – chopper Eletro-óptica Efeito Pockel Efeito Kerr Magneto- óptica Efeito Faraday Magneto-Kerr Acusto-óptica . Elasto-óptica Reflexão de Bragg, célula de Bragg

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Presentation Transcript
resumo aula anterior
Resumo aula anterior

Apresentação de Jhonas sobre Modulação Eletro-óptica

  • Modulação
    • Eletromecânica – chopper
    • Eletro-óptica
      • EfeitoPockel
      • Efeito Kerr
    • Magneto-óptica
      • Efeito Faraday
      • Magneto-Kerr
    • Acusto-óptica. Elasto-óptica
      • Reflexão de Bragg, célula de Bragg
      • Xstal de quartzo, PZT
  • Fotolitografia.
  • Litografia
  • Visitaao Lab Avançado, observardiferentestipos de efeitosenvolvidosemdispositivos de modulaçãoóptica. Demonstração de comunicaçõesutilizandoefeito Faraday.

dispoptic 2013

20130610

aula de hoje
Aula de Hoje
  • Mais algumas sobre modulação óptica
  • Litografia e processos litográficos
  • Alguns dispositivos integrados
  • MEMS E MOEMS
  • Sala limpa

dispoptic 2013

eletro ptico pockel e kerr
Eletro-óptico Pockel e Kerr

Pockel

Kerr

dispoptic 2013

o passo a passo da litografia
O passo a passo da litografia
  • Ver em: http://www.ee.byu.edu/cleanroom/lithography.phtml e procurar por Basic Lithography Tutorial é um java script com animação.

dispoptic 2013

spm lithography
SPM lithography

dispoptic 2013

litografia de imers o
Litografia de imersão

Limite de resolução para litografia é usando a eq de Rayleigh:

W é a largura da linha impressa.

Onde k1 é o fator de resolução, l é o comprimento de onda da radiação de exposição e NA é a apertura numérica.

A colocação de água aumenta a NA (nsenq)

dispoptic 2013

imers o
Imersão

dispoptic 2013

existem v rios tipos de processos litogr ficos
Existem vários tipos de processos litográficos
  • Feixe de elétrons com MEV
  • EUV => UV Distante
  • SPL => ScanningProbeLithography
  • Raio-X
  • Mas.......

dispoptic 2013

independente da forma como realizada
Independente da forma como é realizada....
  • Observar o produto final objetivo dos efeitos que desejamos

dispoptic 2013

ptica integrada e materiais fot nicos
Óptica integrada e Materiais Fotônicos
  • Desenvolvimento de dispositivos ópticos miniaturizados, em escala de micro – nano, de alta funcionalidade sobre substratos.
  • Nesta área é possível distinguir:
    • Circuitos ópticos integrados. A luz é confinada em guias de onda de filmes finos, depositados ou cavados no substrato (vidro, xstal dielétrico, semicondutor).
    • Dispositivos ópticos planares

dispoptic 2013

canais de guia de onda fio de cobre
Canais de guia de onda fio de cobre

As guias de onda são feitas por

deposição de material sobre o topo do

substrato e posteriormente atacado

quimicamente para retirar o resto

do material. Pode ser ao contrário tb,

Fazendo os sulcos por ataque químico

e posteriormente preenchido com

material da guia de onda

Condições: índice de refração

maior na guia do resto do

material.

dispoptic 2013

outra guia de onda
Outra guia de onda

dispoptic 2013

guia de onda em linbo 3
Guia de onda em LiNbO3
  • Tiras de Ti depositado no padrão de guia de onda desejado sobre substrato de LiNbO3 puro
  • Aquecimento => difusão
  • Obtenção de guia de onda semicircular

dispoptic 2013

phase shifter
Phase Shifter

A mudança de fase vem unicamente do efeito Pockels, campo elétrico provocado através dos dois fios de ouro, que fazem a mudança do índice de refração. Tem sido obtidos moduladores de até 40Gb/s.

dispoptic 2013

saw surface acoustic wave
SAW = Surface Acoustic Wave

Dispositivos acusto-ópticos são fabricados por processos fotolitográficos

Tipicamente consiste de dois conjuntos de transdutores interdigitais.

Um transdutor converte a energia do sinal elétrico em energia mecânica ondulatória.

O outro transdutor faz o processo reverso.

dispoptic 2013

diferentes arranjos dos eletrodos
Diferentes arranjos dos eletrodos

IDT =InterDigital Transducer

dispoptic 2013

slide29
SAW

dispoptic 2013

saw fibra demux dispositivo integrado
SAW+fibra = demux = dispositivo integrado

Conversor de polarização acusto-óptico

dispoptic 2013

http://fb6www.uni-paderborn.de/ag/ag-sol/research/acousto/convert.htm

filtros te e tm
Filtros TE e TM

Y2O3 = 17nm

Al = 100nm

Comprimento = 1,5mm extinção 20dB TM e 0,5dB atenuação TE

Troca de Li por H

Região H aumenta ne

no diminui

TE se acopla na região H, extinção 25dB

TM atenua 1dB

dispoptic 2013

dispositivos
Dispositivos
  • Podem ser fabricados sobre substratos planares usando processos litográficos comuns e tecnologia de filmes finos.
  • Litografia por feixe de elétrons ou por laser
  • Métodos epitaxiais para fabricação de fontes, detectores e circuitos opto-eletrônicos.
  • AsGa, Si, InP

ramificação

dispoptic 2013

acoplamentos
Acoplamentos

Acopladores direcionais como ramificadores

por acoplamento de ondas evanescentes

entre acopladores adjacentes

Acoplador por reflexão de Bragg

dispoptic 2013

chaveamento
Chaveamento

Interferômetro Mach-Zehnder

Aquecedor (ms) ou onda acústica (piezo) (ms) ou sinal elétrico num dos braços

dispoptic 2013

algumas aplica es
Algumas aplicações
  • Filtros
  • MUX/DEMUX
  • Chaveadores
  • Amplificadores ópticos
  • Acopladores

dispoptic 2013

o que transferir e como
O que transferir e como

Meta com óptica integrada

dispoptic 2013

materiais
Materiais

dispoptic 2013

materiais1
Materiais

dispoptic 2013

edfa integrado
EDFA integrado

dispoptic 2013

outros processos
Outros processos

dispoptic 2013

escrita direta com laser
Escrita direta com laser
  • Spot ~1 - 5um
  • Tightly Focuses, modulated He-Cd or Argon-ion laser scanned across photresists surface
  • Up to 256 phase levels
  • Serial Process
  • Difficult to accurately transfer structure into substrate
  • Direct ablation of polyimide layer on substrate using an excimer laser is also possible
  • Pattern can be transferred to a VHOE by processing in a 4f optical processor.

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VHOE(volume holographicopticalelement)

fontes de luz em litografia

G-line 436nm

I-line 365nm

KrF Excimer 248nm

ArF Excimer 193nm

EUV < 13nm

Fontes de luz em litografia

dispoptic 2013

fot nica
Fotônica
  • Ciência e tecnologia baseada em e relacionada com o controle e processamento de radiação eletromagnética, fóton de luz, incorporando óptica – eletrônica - ciência dos materiais – laser – memória – processamentos.
  • É o equivalente óptico da eletrônica

dispoptic 2013

links
Links
  • Photolithography Overview for MEMS http://www.youtube.com/watch?v=1bxf9QRVesQ
  • MEMS Programsat DARPA L43ME219.pdf
  • NANO - LithographySeminar Report.mp4
  • Chip Manufacturing Process - Philips Factory.mp4
  • Semiconductor Technology at TSMC, 2011.mp4
  • Amazing video - How the 22nm computer chips are made from si.mp4

DARPA = Defense Advanced Research Projects Agency

dispoptic 2013

fazer litografia trabalhando em qq sala
Fazer Litografia Trabalhando em qqSala?

Sala limpa

  • Qualidade, temperatura e umidade do ar altamente controlada para evitar contaminação, e.g.:
    • Centros cirúrgicos (aquela estória de infecção hospitalar)
    • Laboratórios de processamentos litográficos
  • Remoção de partículas e impurezas, inclusive bactérias, através de processos de filtragem
  • Classificação de Sala Limpa:
    • Americano: Federal Standard 209
    • Europeu: ISO 14644-1

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classes de sala limpa padr o americano
Classes de sala limpa, padrão Americano

http://www.engineeringtoolbox.com/clean-rooms-d_932.html

dispoptic 2013

classes de sala limpa padr o iso
Classes de sala limpa, padrão ISO

http://www.particle.com/whitepapers_met/Cleanroom%20Standards.htm

dispoptic 2013

outra representa o dos tamanhos
Outra representação dos tamanhos

HEPA = high efficiency particulate air

dispoptic 2013

mais uma geral
Mais uma geral

dispoptic 2013

com que roupa vou
Com que roupa vou?

dispoptic 2013

engrenagens acaro
Engrenagens - acaro

dispoptic 2013

situa o atual
Situação atual

dispoptic 2013

mems @ nist
MEMS @ NIST

dispoptic 2013

http://mems.nist.gov/

mems compatible micro grin lenses for fiber to chip coupling of light
MEMS compatible micro-GRIN lenses for fiberto chip coupling of light
  • Michael Zickar, Wilfried Noell, Cornel Marxer, Nico de Rooij. Institute of Microtechnology (IMT), University of Neuchatel, Switzerland

dispoptic 2013

novos materiais ptica integrada
Novos materiais óptica integrada

http://www.solgel.com/articles/june01/owghyb.asp

dispoptic 2013

outro sistema
Outro sistema

dispoptic 2013

microfone ptico
Microfone óptico

Fig. 1: optical principle

Fig. 2: basic build-up

Structuring the optical fibers to

produce a prism by polishing the chip

Integrated optics like lenses, prisms

and waveguides

optical work bench with discrete

optical components

dispoptic 2013

http://www.imt.tu-bs.de/imt/en/institut/mitarb/feldmann/projekte/mikrofon