המרכז הישראלי לפוטוניקה מתקדמת יתן שירותי מו"פ לתעשייה ולאקדמיה בשנת 2018
8 מאי, 2017
בלעדי ל-Techtime: בימים אלה מוקם בישראל מרכז מחקר, פיתוח וייצור בכמויות קטנות של רכיבים אופטיים ואלקטרו-אופטיים מתקדמים בהשקעה של כ-175 מיליון שקל
בימים אלה מוקמת התשתית של המרכז הישראלי לפוטוניקה מתקדמת בסמוך למרכז למחקר גרעיני שורק (ממ"ג), בשת"פ בין ממ"ג ואוניברסיטת בן גוריון ובהשקעה כוללת של כ-175 מיליון שקל. המבנה משתרע על שטח כולל של 1,500 מ"ר. במסגרת הפרוייקט, נבנית תשתית מו"פ הכוללת מעבדות בחדרים נקיים, וציוד לפיתוח התקנים אופטיים מעולם המוליכים למחצה והסיבים המיוחדים, כולל סיבים לוזרים (Fiber Laser).
בראיון ל-Techtime סיפר מנהל המרכז, ד"ר רפי לביא (בתמונה למעלה), שבשנת 2018 כלל התשתיות תהיינה מוכנות ויוחל בפיתוח רכיבים אופטיים מיוחדים עבור התעשייה הישראלית ועבור האקדמיה. רפי: "היוזמה החלה לאחר שזוהה שיש בארץ כוח אדם מאוד מיומן בתחום הפוטוניקה, אולם חסרות תשתיות פיסיות לביצוע מחקר ופיתוח מתקדם המצויים בחזית העשייה העולמית".
ייצור בישראל של רכיבים אופטיים מיוחדים
פורום תל"מ, שהוא גוף תיאום המשותף למשרדי הביטחון, הכלכלה, המדע והטכנולוגיה, משרד האוצר והוועדה לתכנון ולתקצוב (ות"ת) במועצה להשכלה גבוהה (מל"ג), הקים ועדה מקצועית שהמליצה על הקמת מרכז לאומי לפוטוניקה שיתמקד בשלב זה בגידול שכבות חד-גבישיות של מוליכים למחצה, ופיתוח סיבים מיוחדים. במכרז שנערך זכה ממ"ג בשיתוף עם אאוניברסיטת בן גוריון בפרויקט להקמה ותפעול המרכז הייחודי הזה.
"המטרה שלנו היא לספק לתעשייה ולמוסדות האקדמיים בישראל את המתקנים והידע העדכניים ביותר בפוטוניקה, בתחומים מוגדרים, על-מנת לאפשר התקדמות משמעותית של קהל המשתמשים ולמקמו בחזית הידע העולמי בתחומים אלה. במסגרת זו נשתתף במחקרים אקדמיים ונספק לאקדמיה תשתית פיסית למחקרים מתקדמים. במקביל, נספק לתעשייה שירותי פיתוח לפי המפרטים הנדרשים של רכיבים מתקדמים ומוצרים חדשים, וכן פיתרון ייצור בכמויות קטנות".
מהי תוכנית העבודה בטווח הקרוב?
רפי: "התקציב שקיבלנו מיועד להקמת התשתיות ולהכשרת כוח האדם בחמש השנים הראשונות. כיום אנחנו מעסיקים 13 עובדים, ומגייסים עובדים נוספים מתוך מטרה שהתשתית תוקם על-ידי צוות ראשוני של כ-20 עובדים. אנחנו מצפים שפרוייקטים רב שנתיים מול צורך ארוך טווח, ימומנו על-ידי גורמים ממשלתיים. במקביל גם ניזום פרוייקטים עם צורך מוגדר לטווח הקצר והבינוני של התעשייה, ונבצע פרוייקטים משותפים עם האקדמיה".
מה הן היכולות שאתם בונים במרכז?
"תהיה מערכת חדרים נקיים שבהם נבצע גידול אפיטקסיאלי. כלומר, ייצור רכיבים אלקטרו-אופטיים ופיתוח רכיבים חדשים באמצעות הצמחת שכבות חד-גבישיות של חומרים שהם מוליכים למחצה על-גבי מצעים שונים, כמו למשל גאליום ארסנייד. באמצעות התהליך הזה ניתן לייצר רכיבים בעלי תכונות חשמליות ואופטיות מיוחדות. כיום חסרות בארץ מערכות גידול כאלה שיכולות לשרת את כלל התעשייה והאקדמיה".
"אנחנו נעבוד בשתי השיטות המקובלות בעולם: MOCVD ו-MBE. בשיטת MOCVD משתמשים בשרשראות פחמניות שבהן הוטמעו אטומי מתכת. מזרימים אותן באמצעות גז נושא בקצב גבוה מאוד המגיע לריאקטור, שבתוכו ממוקמים המצעים על גוף גרפיט. מחממים את המערך לטמפרטורה של 600-700 מעלות צלסיוס, וכשהמולקולות הפחמניות מגיעות קרוב לפני המצע, מסולק החלק הפחמני והאטומים המתכתיים מתגבשים על-פני המשטח שכבה אחר שכבה.
"שיטת MBE מבוססת על תהליך המתבצע בוואקום עמוק מאוד: לחץ של בערך 10 בחזקת מינוס 11 אטמוספירות. כאשר מחממים את חומרי המוצא, האטומים מגיעים באלומות ישרות אל פני המצע ומגבשים גביש על פניו. כיום אנחנו בונים תשתית MOCVD ו-MBE לשתי קבוצות חומרים: כאלה המגיבים לתחום IR קרוב ועד לתדרי טרה-הרץ, ולחומרים המגיבים לטווח התדרים המתחיל ב-Deep UV ומגיע עד לאור נראה. המטרה היא לייצר רכיבים מסוגים שונים: מקורות אור, מודולטורים, דיודות ועוד".
מהו מגדל המשיכה שאתם בונים?
"המגדל מוקם במסגרת אשכול הסיבים האופטיים שיפעל במרכז. כיום יש לסיבים אופטיים תפקידים נוספים מעבר לסיבי תקשורת שהם מוצר מדף שניתן לרכוש. הם חיוניים למשל בלייזרים המבוססים על סיבים לוזרים ובחיישני סיבים למכלול צרכים. גם בתחום הרכב האוטונומי ייעשה שימוש בסיבים לשם היתוך אינפורמציה מחיישנים שונים ועיבודה.
"אשכול הסיבים כולל ציוד לפיתוח וייצור סיבים אופטיים מיוחדים, כמו סיבי זכוכית בקוטר של 100-400 מיקרון ובעלי מבנה מיוחד. הסיבים מורכבים מליבה וממעטפת עם אילוחים פנימיים המעניקים להם תכונות שונות. השלבים לייצור סיב לייזר עם אילוח אקטיבי כוללים את שלב הכנת הגלם במכונת MCVD – Modified Chemical Vapor Deposition, עיבוד הגלם לקבלת גיאומטריית חתך רצויה, משיכת הסיב במגדל משיכה ואיפיונים ברמת הגלם וברמת הסיב".
סריגים מיוחדים בתוך הסיב
"במערכת MCVD מזרימים גזים בהרכב רצוי לתוך צינור קוורץ מסתובב המצוי בטמפרטורה גבוהה של כ-1,800 מעלות צלזיוס. בטמפרטורה זו הגזים מגיבים ביניהם, ותוצרי הריאקציה שוקעים על-גבי הדופן הפנימית של צינור הקוורץ בצורת משקע זכוכיתי בעובי ובהרכב רצוי, שהופך מאוחר יותר לליבת הסיב. הרכב הגזים משתנה באופן מבוקר לכל שכבה ושכבה, ועוביין של השכבות נקבע באמצעות זמן השיקוע. בתום תהליך השיקוע ותהליך של הקרסת צינור הקוורץ בתת לחץ מבוקר, מתקבל מוט זכוכית מלא המשמש כגלם (Preform).
"לאחר שלב זה מושכים את הגלם לסיב במגדל משיכה. במרכז הפוטוניקה ייבנה מגדל משיכה בגובה של 12.5 מטרים. הגלם יוזן בחלקו העליון של המגדל, וקצהו התחתון יותך וייצא כסיב זכוכיתי דק תוך טבילה בציפוי של חומרים פולימריים המהווים את המעטפת החיצונית. כמו-כן, יוסף מעטה מגן חיצוני שתפקידו להגן על הסיב בפני פגעי הסביבה.
"באשכול הסיבים פועלות עוד שתי מעבדות: מעבדה של רכיבי סיב שכבר נותנת שירותים לתעשייה, ומעבדת סריגי BRAGG, המאפשרת לייצר סריגים בתוך הסיב עצמו. באמצעות הטכנולוגיה הזו ניתן לייצר פילטרים, מראות, לייזרים, חיישנים שונים כמו חיישני טמפרטורה וחיישני עיוות, ועוד".
ד"ר רפי לביא יצא בקריאה לאקדמיות ולתעשיות להפנות כבר עכשיו צרכים, מפרטים מכוונים ורעיונות למו"פ משותף אל מול היכולות המוקמות במרכז.
קשר עם אנשי המרכז יכול להיעשות גם דרך אתר האינטרנט של המרכז: icap.org.il
פורסם בקטגוריות: אלקטרואופטיקה , חדשות
