Ingeniører udvikler uddannelsessæt til at lære eleverne praktiske færdigheder i integreret fotonik

Ingeniører ved University of California San Diego, i samarbejde med Tyndall National Institute i Cork, Irland, udvikler et pædagogisk værktøjskasse til at bringe integreret fotonik ind i college engineering and science curriculum.

Værktøjssættet er designet til at lære studerende praktiske færdigheder inden for integreret fotonik, herunder hvordan man karakteriserer og tester fotoniske integrerede kredsløb - færdigheder, der i dag typisk erhverves på ph.d. niveau. Teamet forestiller sig, at undervisning i disse færdigheder tidligere vil gøre det muligt for flere kandidater at komme ind i den integrerede fotonikindustris arbejdsstyrke og imødekomme den stigende efterspørgsel efter fotonikere og ingeniører.

Projektet blev udtænkt af Abdelkrim El Amili, en forsker ved Institut for Elektroteknik og Computer Engineering ved UC San Diego. Hans team omfatter Shaya Fainman, professor i elektrisk og computerteknik ved UC San Diego Jacobs School of Engineering, og Jordan Davis, en ph.d. studerende i Fainmans laboratorium. UC San Diego -teamet samarbejder med forskere under ledelse af professor Peter O'Brien ved Tyndalls European Packaging Pilot Line PIXAPP.

Teamet præsenterer en prototype af værktøjssættet på Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC) i 2019, 3. til 7. marts i San Diego.

"Dette værktøjskasse vil bygge bro mellem den stigende efterspørgsel på silicon fotonik -arbejdsmarkedet og udbuddet af teknikere og ingeniører, der har praktiske færdigheder inden for området, "sagde El Amili.

"Når markedet vokser, der vil ikke være nok kandidater til at udfylde alle disse muligheder, fordi kun ph.d. kandidater har hidtil de praktiske færdigheder inden for integreret fotonik. Men lære integreret kredsløb design, fremstilling af enheden, emballage og testning bør ikke begrænses til ph.d. studerende. Vores håb er, at ved at bringe praktisk integreret fotonikuddannelse til bachelor- og kandidatstuderende, denne værktøjskasse vil udstyre dem med viden og færdigheder til at udfylde nye jobmuligheder, " han sagde.

Værktøjskassen, kaldet Integrated Photonics Education Kit (IPEK), er en emballeret silicon fotonisk platform. Instruktører kan bruge det som en del af et ingeniørlaboratoriumskursus til at lære eleverne grundlæggende byggesten i fotoniske integrerede kredsløb. Ved at eksperimentere og pille ved plug and play -kittet, eleverne kan få erfaring med at designe, montering og testning af fotoniske integrerede kredsløb.

Den nuværende prototype indeholder 6 fotoniske komponenter, såsom en bølgeleder, mikro-ring resonator, korte og lange Bragg spejle, filtre, og et Mach-Zehnder interferometer. Disse er grundlæggende byggesten i uddannelsesmæssige, forskning, og industrielle miljøer. Enhederne kan styres ved hjælp af varmeapparater. Derudover mange af disse enheder er elektrisk indstillelige for at demonstrere forskellige driftsformer for brugeren. De kan også kombineres sammen eksternt ved hjælp af fiber til mere kompleks fotonisk funktionalitet.

IPEK tilbyder mange af funktionaliteterne ved konventionelle fotoniske platforme til en brøkdel af omkostningerne. Det koster omkring $ 1, 500 at bygge, hvorimod udstyret til en konventionel opsætning koster omkring $ 10, 000 til $ 12, 000. Og selvom konventionelle platforme er omfangsrige og kræver et separat laboratorierum, IPEK er bærbar. Den nuværende prototype passer i en brugers hånd.

IPEK er også robust og let at bruge, sagde El Amili. Med plug and play -pakkeværktøjet, brugere behøver ikke længere at bruge tid på at tilpasse og stabilisere den optiske fiber, som de ville med en konventionel platform. "Vi får tid til at udføre eksperimentet, " han sagde.

"Tyndall Institute ved hjælp af PIXAPP Pilot Line er glad for at samarbejde med UC San Diego om dette unikke uddannelsesprogram, "sagde O'Brien." Tyndall og PIXAPP erkender behovet for en dygtig arbejdsstyrke inden for integreret fotonik på tværs af alle færdighedsniveauer. IPEK -værktøjskassen er et glimrende initiativ dedikeret til uddannelse af den næste generation af ingeniører og teknikere. "

Teamet arbejder på at forfine prototypen. El Amili, Davis og Fainman forbereder en laboratorieplan på UC San Diego Jacobs School of Engineering for at implementere værktøjssættet.