Des scientifiques ont utilisé un algorithme d'intelligence artificielle pour concevoir trois composants de micropuces photoniques jusqu'à 500 fois plus petits que les versions classiques. Les chercheurs ont qualifié ces résultats de « au-delà de l'intuition humaine ».
Les puces photoniques déplacent et traitent les données à l'aide de particules de lumière plutôt que d'électrons. Elles peuvent transporter plus de données à des vitesses supérieures et gaspiller moins d'énergie en chaleur, ce qui les rend utiles pour les réseaux de fibre optique, les centres de données, l'intelligence artificielle, le lidar et l'informatique quantique.
Au lieu de fils métalliques, ces puces utilisent des canaux micrométriques appelés guides d'ondes pour diriger la lumière. Elles ont aussi besoin de séparateurs de longueur d'onde, de trieurs de modes spatiaux et de miroirs pour séparer et diriger les motifs lumineux dans un espace d'une fraction de la largeur d'un cheveu humain.
Travailler à rebours pour trouver une conception
L'équipe, dirigée par des chercheurs de l'Institut Max-Planck pour la science de la lumière avec l'université Harvard, a indiqué à l'algorithme l'effet souhaité sur la lumière et fixé des limites de fabrication, comme la courbure maximale des nanostructures. L'algorithme a ensuite travaillé à rebours, testant et affinant les conceptions jusqu'à trouver des structures répondant à l'objectif.
« La conception inverse nous permet de définir ce que nous voulons que la lumière fasse, et l'optimisation trouve une structure qui le réalise, souvent une qu'aucun humain n'aurait dessinée », a déclaré le premier auteur Toby Bi. Il a ajouté que le même cadre gérait trois fonctions différentes sur une puce : router la lumière par longueur d'onde, la trier par mode spatial et servir de miroirs compacts formant des cavités optiques.
Des pièces plus petites, plus de place sur la puce
Les miroirs, longs d'environ 11 micromètres, réfléchissaient jusqu'à 98,5 % de la lumière entrante tout en bloquant les motifs indésirables. La lumière rebondissait entre deux d'entre eux plus de 100 fois avant de s'échapper. Le séparateur de longueur d'onde a à peu près la taille d'une bactérie, environ 5 micromètres, et le trieur de modes est légèrement plus grand.
Les composants ont été fabriqués en nitrure de silicium d'environ 400 à 800 nanomètres d'épaisseur, contre 150 à 400 nanomètres pour le silicium standard, ce qui réduit les pertes de lumière et confine les longueurs d'onde plus étroitement. Les résultats ont été publiés le 28 mai dans Nature Communications.
L'équipe n'a pas encore combiné les pièces en un circuit optique intégré complet. C'est la prochaine étape vers des puces photoniques pleinement fonctionnelles tirant parti de la densité de composants supérieure permise par ces conceptions.
---
Traversée rotative à vide à ferrofluide fiable pour la fabrication de semi-conducteurs
Dans la fabrication de semi-conducteurs, maintenir l'intégrité d'un vide ultra-poussé pendant un mouvement rotatif est essentiel — de la croissance de monocristaux de silicium et du CVD à la pulvérisation et à la gravure au plasma. Les traversées rotatives à vide à ferrofluide de FerrofluidTec offrent des traversées rotatives hermétiquement scellées avec des taux de fuite aussi faibles que 10⁻¹² Pa·m³·s⁻¹, un degré de vide jusqu'à 10⁻⁶ Pa et des diamètres d'arbre personnalisables de 10 mm à 100 mm. Construites avec des boîtiers en acier inoxydable non magnétique et des arbres en acier inoxydable à perméabilité magnétique, ces traversées assurent une étanchéité fiable et sans entretien pour les environnements à vide exigeants. Visitez www.ferrofluidtec.com pour en savoir plus.