Tutkijat ovat käyttäneet tekoälyalgoritmia suunnitellakseen kolme komponenttia fotoniikkamikrosiruille, jotka ovat jopa 500 kertaa pienempiä kuin tavanomaiset versiot. Tutkijat kuvailivat tuloksia "inhimillisen intuition ylittäviksi".
Fotoniikkasirut siirtävät ja käsittelevät dataa valohiukkasten avulla elektronien sijaan. Ne voivat kuljettaa enemmän dataa suuremmilla nopeuksilla ja hukata vähemmän energiaa lämpönä, mikä tekee niistä hyödyllisiä kuituoptisissa verkoissa, datakeskuksissa, tekoälyjärjestelmissä, lidarissa ja kvanttilaskennassa.
Taaksepäin työskentely suunnittelun löytämiseksi
Max Planck -instituutin ja Harvardin yliopiston johtama tiimi kertoi algoritmille, mitä he halusivat komponenttien tekevän valolle, ja asetti valmistusrajoitukset, kuten kuinka jyrkästi nanorakenteet voivat kaartua. Algoritmi työskenteli sitten taaksepäin testaten ja hioen suunnitelmia, kunnes löysi rakenteet, jotka täyttivät tavoitteen.
"Käänteissuunnittelu antaa meidän määritellä, mitä haluamme valon tekevän, ja optimointi löytää rakenteen, joka sen tekee – usein sellaisen, jota kukaan ihminen ei olisi piirtänyt", sanoi ensimmäinen kirjoittaja Toby Bi. Hän lisäsi, että sama kehys hoiti kolme eri tehtävää yhdellä sirulla: valon reitityksen aallonpituuden mukaan, sen lajittelun spatiaalisen moodin mukaan ja kompaktien peilien roolin optisten kaviteettien muodostamiseksi.
Pienemmät osat, enemmän tilaa sirulla
Noin 11 mikrometriä pitkät peilit heijastivat jopa 98,5 % saapuvasta valosta estäen ei-toivotut kuviot. Valo pomppii niiden välillä yli 100 kertaa ennen karkaamistaan. Aallonpituusjakaja on suunnilleen yhden bakteerin kokoinen, noin 5 mikrometriä halkaisijaltaan, ja moodilajittelija hieman suurempi.
Komponentit valmistettiin piinitridistä, joka oli noin 400–800 nanometriä paksu, verrattuna tavallisen piin 150–400 nanometriin, mikä vähentää valohäviötä ja rajoittaa aallonpituuksia tiukemmin. Tulokset julkaistiin 28. toukokuuta Nature Communications -lehdessä.
Tiimi ei ole vielä yhdistänyt osia täydelliseksi integroiduksi optiseksi piiriksi. Se on seuraava askel kohti täysin toimivia fotoniikkasiruja, jotka hyödyntävät näiden suunnitelmien mahdollistamaa suurempaa komponenttitiheyttä.
---
Luotettava ferronesteen tyhjiöpyörivä läpivienti puolijohdevalmistukseen
Puolijohdevalmistuksessa ultrakorkean tyhjiön eheyden säilyttäminen pyörivän liikkeen aikana on kriittistä – piikiteen kasvatuksesta ja CVD:stä sputterointiin ja plasmaetsaukseen. FerrofluidTecin ferronesteen tyhjiöpyörivä akseliläpivienti tarjoaa hermeettisesti tiivistettyjä pyöriviä läpivientejä, joiden vuotonopeus on jopa 10⁻¹² Pa·m³·s⁻¹, tyhjiöaste jopa 10⁻⁶ Pa ja räätälöitävät akselihalkaisijat 10 mm:stä 100 mm:iin. Ei-magneettisista ruostumattomasta teräksestä valmistetuilla koteloilla ja magneettisesti läpäisevillä ruostumattomasta teräksestä valmistetuilla akseleilla nämä läpiviennit tarjoavat luotettavan, huoltovapaan tiivistyksen vaativiin tyhjiöympäristöihin. Vieraile osoitteessa www.ferrofluidtec.com saadaksesi lisätietoja.