Investigadores del KIT, nominados al Premio Alemán del Futuro por sus microchips fotónicos y puentes de luz impresos en 3D

La inteligencia artificial (IA) y la digitalización impulsan con rapidez la necesidad de conexiones de datos cada vez más veloces y potentes. Investigadores del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) han desarrollado un método de impresión 3D que permite unir de forma precisa y eficaz diminutos componentes ópticos para la transmisión de datos mediante luz. El procedimiento hace posible la fabricación masiva automatizada de sistemas ópticos de emisión y recepción. Por esta innovación, los investigadores fueron nominados el 16 de septiembre de 2026 al Deutscher Zukunftspreis (Premio Alemán del Futuro) del Presidente Federal.

Los equipos en torno al profesor Christian Koos, el Dr. Philipp Dietrich y el Dr. Matthias Lauermann están nominados al premio. En el Instituto de Fotónica y Electrónica Cuántica (IPQ) y en el Instituto de Tecnología de Microestructuras (IMT) del KIT encontraron nuevas vías para responder a la creciente demanda de un intercambio de datos rápido y eficiente. A través de las spin-offs del KIT Vanguard Automation y Keystone Photonics, estos desarrollos llegaron a la aplicación industrial.

“Las tecnologías fotónicas son una pieza clave de las futuras redes de datos, centros de datos y aplicaciones de IA. Los procesos desarrollados crean las condiciones para fabricar sistemas ópticos de alto rendimiento de manera económica y a gran escala”, afirma el profesor Jan S. Hesthaven, presidente del KIT. “Ser nominados al Deutscher Zukunftspreis es un honor extraordinario. Demuestra que en el KIT desarrollamos con nuestra investigación soluciones a problemas sociales centrales y fortalecemos la competitividad tecnológica de Alemania. Felicito a los investigadores por este reconocimiento a su trabajo.”

Conectar microchips con puentes de luz

“Los componentes ópticos para enviar y recibir datos son cada vez más pequeños y se integran en cantidades cada vez mayores en microchips ópticos”, explica Christian Koos, director del IPQ. “Los chips ya se pueden fabricar en grandes series. El verdadero desafío es conectarlos ópticamente entre sí. Utilizamos la luz de un láser especial para producir con precisión diminutas estructuras de conexión, que a menudo miden solo una fracción del diámetro de un cabello. Con nuestros métodos se pueden crear tanto guías ópticas entre chips como imprimir microlentes con extrema precisión sobre fibras de vidrio o bordes de chips.”

Hasta ahora, las conexiones ópticas entre chips se lograban posicionando los componentes con enorme exactitud. “Incluso desplazamientos mínimos, del orden de micrómetros, por ejemplo por el curado de los adhesivos, pueden ser un problema”, dice Koos. “Lo resolvemos fijando primero los chips o las fibras de vidrio solo de forma aproximada. Después imprimimos la conexión óptica a la medida en el espacio intermedio.” Las imprecisiones inevitables se compensan digitalmente. Así se obtiene un proceso de fabricación totalmente automatizable, que permite producir mediante impresión 3D numerosas conexiones de este tipo en un espacio muy reducido.

A esto se suma la propensión a fallos de los sistemas fotónicos complejos: un solo chip defectuoso puede inutilizar todo el sistema. Hasta ahora no existían métodos adecuados para un control de calidad eficiente de los chips ópticos. Los investigadores emplean el método de impresión desarrollado para fabricar sondas de medición especiales, con las que los chips fotónicos pueden verificarse ya durante la fabricación, a nivel de oblea (wafer). De este modo pueden detectar y descartar tempranamente los componentes defectuosos.

La producción automatizada de las conexiones ópticas reduce la necesidad de costosos pasos de montaje manual. Al mismo tiempo, la verificación temprana de cada componente permite fabricar de forma rentable sistemas fotónicos complejos. Con ello, los procesos desarrollados crean las condiciones para una producción en grandes series y fortalecen las perspectivas de manufactura y generación de valor en Europa.

Transferencia tecnológica exitosa mediante spin-offs

La implementación industrial de las tecnologías desarrolladas en el KIT está a cargo de las dos spin-offs Vanguard Automation GmbH y Keystone Photonics GmbH.

En Vanguard Automation, el equipo de Matthias Lauermann desarrolló soluciones de maquinaria y procesos aptas para la industria, que sientan las bases de nuevos sistemas multichip en óptica integrada. Keystone Photonics utiliza esta tecnología y, bajo la dirección de Philipp Dietrich, desarrolla y produce las sondas de medición para la verificación de los chips. Su uso se ha consolidado entretanto a nivel mundial como un proceso central dentro de la cadena de fabricación de emisores y receptores optoelectrónicos.

Las tecnologías del KIT y de sus spin-offs permiten fabricar de forma económica sistemas ópticos para redes de datos, centros de datos e inteligencia artificial, y contribuyen así a infraestructuras digitales de alto rendimiento. “Lo que nos impulsó como equipo fue el deseo de combinar innovación científica, transferencia tecnológica e implementación industrial al más alto nivel internacional. Nos alegra mucho que la nominación subraye la importancia de nuestro trabajo”, dice Koos.

Con el Deutscher Zukunftspreis, el Presidente Federal distingue innovaciones técnicas, de ingeniería o de ciencias naturales que conducen a productos listos para el mercado. Un jurado nomina a los candidatos; no es posible postular.