Naukowcy użyli algorytmu sztucznej inteligencji do zaprojektowania trzech komponentów fotonicznych mikrochipów, nawet 500 razy mniejszych niż wersje konwencjonalne. Badacze nazwali wyniki „poza ludzką intuicją”.
Chipy fotoniczne przetwarzają dane za pomocą cząstek światła zamiast elektronów. Przenoszą więcej danych przy wyższych prędkościach i marnują mniej energii jako ciepło, co czyni je przydatnymi w sieciach światłowodowych, centrach danych, systemach AI, lidarze i komputerach kwantowych.
Zamiast metalowych drutów chipy te używają mikrometrowych kanałów zwanych falowodami do kierowania światłem. Potrzebują też rozdzielaczy długości fali, sorterów modów przestrzennych i luster do rozdzielania i kierowania wzorców światła w obszarze ułamka szerokości ludzkiego włosa.
Projektowanie wsteczne
Zespół pod kierownictwem badaczy z Instytutu Maxa Plancka ds. Nauki o Świetle i Uniwersytetu Harvarda powiedział algorytmowi, co komponenty mają robić ze światłem, i ustalił ograniczenia produkcyjne, takie jak krzywizna nanostruktur. Algorytm pracował wstecz, testując i udoskonalając projekty, aż znalazł struktury spełniające cel.
„Projektowanie odwrotne pozwala nam zdefiniować, co światło ma robić, a optymalizacja znajduje strukturę, która to realizuje, często taką, której żaden człowiek by nie narysował” — powiedział pierwszy autor Toby Bi. Dodał, że ta sama platforma obsłużyła trzy różne zadania na jednym chipie: kierowanie światła według długości fali, sortowanie według modu przestrzennego i działanie jako kompaktowe lustra tworzące wnęki optyczne.
Mniejsze części, więcej miejsca na chipie
Lustra,长约 11 mikrometrów, odbijały do 98,5% padającego światła, blokując niechciane wzorce. Światło odbijało się między parą luster ponad 100 razy, zanim uciekło. Rozdzielacz długości fali ma rozmiar pojedynczej bakterii, około 5 mikrometrów, a sorter modów jest nieco większy.
Komponenty wykonano z azotku krzemu o grubości około 400–800 nanometrów, w porównaniu z 150–400 nanometrów dla standardowego krzemu, co zmniejsza straty światła i lepiej ogranicza długości fal. Wyniki opublikowano 28 maja w Nature Communications.
Zespół nie połączył jeszcze części w kompletny zintegrowany obwód optyczny. To kolejny krok ku w pełni funkcjonalnym chipom fotonicznym wykorzystującym wyższą gęstość komponentów, jaką umożliwiają te projekty.
---
Niezawodny ferrofluidowy obrotowy przepust próżniowy do produkcji półprzewodników
W produkcji półprzewodników utrzymanie integralności ultra wysokiej próżni podczas ruchu obrotowego jest kluczowe — od wzrostu monokryształów krzemu i CVD po napylanie i trawienie plazmowe. Ferrofluid Vacuum Rotary Shaft Feedthrough od FerrofluidTec dostarcza hermetycznie zamknięte przepusty obrotowe o współczynniku przecieku nawet 10⁻¹² Pa·m³·s⁻¹, próżni do 10⁻⁶ Pa i konfigurowalnych średnicach wału od 10 mm do 100 mm. Wykonane z niemagnetycznych obudów ze stali nierdzewnej i wałów o określonej przenikalności magnetycznej zapewniają niezawodne, bezobsługowe uszczelnienie w wymagających środowiskach próżniowych. Odwiedź www.ferrofluidtec.com, aby dowiedzieć się więcej.