Controllo automatico ad anello chiuso di circuiti fotonici complessi tramite una piattaforma elettronica multicanale

La Silicon Photonics è una tecnologia che permette di realizzare circuiti ottici integrati anche di notevole complessità sfruttando i processi produttivi dell’industria CMOS. L'uso di architetture complesse è stato tuttavia frenato dall’assenza di metodi non invasivi per il monitoraggio della luce nei chip, che ha impedito la realizzazione di sistemi di controllo ad anello chiuso robusti ed affidabili, essenziali per correggere le fluttuazioni delle condizioni di lavoro e bilanciare i mismatch dovuti alle tolleranze di processo. L'invenzione del sensore CLIPP (ContactLess Integrated Photonic Probe), che consente di determinare l’intensità del segnale ottico in una guida d'onda in modo completamente non invasivo, risulta essere un punto di svolta. È stato infatti possibile creare una piattaforma elettronica multicanale che consente di sfruttare questo sensore per controllare ad anello chiuso e in maniera automatica il comportamento di circuiti ottici. La piattaforma permette di leggere fino a 32 CLIPP e di controllare parallelamente 12 attuatori termici, che regolano il comportamento dei circuiti fotonici per effetto termo-ottico. Nell'ambito di questa tesi, la piattaforma elettronica è stata resa operativa nella parte hardware e software e utilizzata per controllare e riconfigurare in maniera automatica un chip fotonico complesso (Mode-Division Multiplexer, MDM) in grado di separare segnali sovrapposti caratterizzati da modi di propagazione ortogonali fra loro. Sono stati sviluppati e verificati sperimentalmente algoritmi alternativi per la calibrazione automatica del circuito ottico e si sono verificate le prestazioni del sistema in termini di risoluzione e tempi di intervento, al fine di esplorarne l'utilizzo in applicazioni di controllo in tempo reale. Il lavoro di tesi ha permesso per la prima volta di monitorare l'intensità del campo ottico in ben 6 punti del chip contemporaneamente, consentendo di regolare a piacimento la configurazione interna del circuito per modificarne il comportamento. I buoni risultati ottenuti confermano l'efficacia della piattaforma e aprono la strada ad un reale utilizzo di architetture ottiche complesse.