El circuito integrado fotónico ( FIS ; circuito integrado fotónico en inglés , PIC ) o circuito integrado óptico ( OIS ; circuito integrado óptico en inglés , OIC ) es un dispositivo fotónico de varios componentes fabricado sobre un sustrato plano y que realiza funciones separadas de procesamiento de señales ópticas. En particular, se utilizan para láseres sintonizables, para modulación, amplificación, filtrado y multiplexado de señales ópticas, para convertir señales ópticas en eléctricas [1] .
Un circuito integrado fotónico contiene una pluralidad de componentes interconectados ópticamente fabricados en un solo sustrato y que realizan conjuntamente una variedad de funciones de procesamiento de señales ópticas (generalmente en las longitudes de onda visibles o infrarrojas cercanas). Se espera que los FIS desempeñen un papel fundamental en el desarrollo de las comunicaciones ópticas.
Los dispositivos cuyos componentes se fabrican introduciendo impurezas o estructurando el material del sustrato se denominan FIS monolíticos. Como material sustrato para FIS monolíticos se suele utilizar GaAs o InP , que se denominan compuestos III-V, ya que consisten en elementos ubicados en las columnas III y V de la tabla periódica de Mendeleev. En los dispositivos fabricados sobre sustratos de compuestos III-V, los dopantes se utilizan para controlar la brecha de banda y, en consecuencia, la longitud de onda operativa de los dispositivos activos: láseres y amplificadores.
Los FIS que no son monolíticos se denominan híbridos. Por lo general, se fabrican sobre un sustrato de niobato de litio, silicio, vidrio, con menos frecuencia sobre un sustrato de polímero. El niobato de litio se utiliza como sustrato debido a su alto coeficiente electroóptico. El silicio es un material muy prometedor para crear FSI, ya que permite el uso de tecnologías desarrolladas para circuitos integrados electrónicos y, probablemente lo más importante, permite la combinación de circuitos integrados fotónicos y electrónicos. El vidrio o el plexiglás (polimetilmetacrilato) tienen un bajo costo y son muy utilizados; además, a partir de una serie de vidrios dopados con elementos de tierras raras, es posible fabricar láseres y amplificadores ópticos. Sin embargo, normalmente no es posible fabricar dispositivos monolíticos a partir de dichos materiales, ya que algunos dispositivos funcionales (por ejemplo, los láseres semiconductores ) son más fáciles de pegar que de integrar en el material del sustrato.
La tecnología de producción de FIC es similar a la tecnología utilizada en la producción de circuitos integrados electrónicos, donde se usa fotolitografía para marcar el sustrato para realizar el grabado y aplicar los materiales necesarios.
Ya hoy en día, los circuitos integrados ópticos son ampliamente utilizados, siendo el área clave de su uso las redes ópticas y los sistemas de comunicación, así como los equipos resistentes a los pulsos electromagnéticos.
Los multiplexores de entrada/salida reconfigurables para sistemas de comunicación óptica son un ejemplo de circuitos integrados fotónicos que han reemplazado a los multiplexores discretos. Otro ejemplo de un FIS ampliamente utilizado en los sistemas de comunicación óptica es un transmisor óptico, en el que sus componentes principales se combinan en un solo chip: un láser semiconductor con retroalimentación distribuida , un modulador electroóptico y un amplificador semiconductor.
El uso de FIS permite fabricar sistemas ópticos más compactos y de rendimiento relativamente alto (en comparación con los sistemas basados en componentes ópticos discretos), y también brinda la posibilidad de su integración con circuitos electrónicos para la miniaturización de sistemas y dispositivos optoelectrónicos multifuncionales.