Учёные использовали алгоритм искусственного интеллекта для проектирования трёх компонентов фотонных микрочипов, которые до 500 раз меньше обычных версий. Исследователи назвали результаты «за пределами человеческой интуиции».
Фотонные чипы передают и обрабатывают данные с помощью частиц света, а не электронов. Они могут нести больше данных на более высоких скоростях и меньше терять энергию в виде тепла, что делает их полезными для оптоволоконных сетей, дата-центров, систем ИИ, лидаров и квантовых вычислений.
Вместо металлических проводов эти чипы используют микрометровые каналы — волноводы — для управления светом. Им также нужны разделители длин волн, сортировщики пространственных мод и зеркала, чтобы разделять и направлять световые картины на площади в долю ширины человеческого волоса.
Обратный поиск конструкции
Команда под руководством исследователей Института науки о свете Общества Макса Планка совместно с Гарвардским университетом задала алгоритму желаемое действие компонентов на свет и ограничения производства, например, насколько резко могут изгибаться наноструктуры. Затем алгоритм работал в обратном направлении, проверяя и уточняя конструкции, пока не нашёл структуры, отвечающие цели.
«Обратное проектирование позволяет нам определить, что должен делать свет, а оптимизация находит структуру, которая это делает, часто такую, которую не нарисовал бы ни один человек», — сказал первый автор Тоби Би. Он добавил, что одна и та же система решила три разные задачи на одном чипе: маршрутизацию света по длине волны, сортировку по пространственной моде и роль компактных зеркал, образующих оптические резонаторы.
Меньше деталей — больше места на чипе
Зеркала длиной около 11 микрометров отражали до 98,5% падающего света, блокируя нежелательные картины. Свет отражался между парой зеркал более 100 раз, прежде чем выйти. Разделитель длин волн размером примерно с одну бактерию — около 5 микрометров в поперечнике, сортировщик мод чуть больше.
Компоненты изготовлены из нитрида кремния толщиной примерно 400–800 нанометров против 150–400 нанометров у стандартного кремния, что снижает потери света и плотнее удерживает длины волн. Результаты опубликованы 28 мая в Nature Communications.
Команда пока не объединила детали в полную интегральную оптическую схему. Это следующий шаг к полностью функциональным фотонным чипам, использующим более высокую плотность компонентов, которую допускают эти конструкции.
---
Надёжный феррожидкостный вакуумный вращающийся ввод для полупроводникового производства
В полупроводниковом производстве поддержание сверхвысоковакуумной герметичности при вращательном движении критично — от выращивания монокристаллов кремния и CVD до распыления и плазменного травления. Феррожидкостный вакуумный вращающийся ввод вала от FerrofluidTec обеспечивает герметично закрытые вращающиеся вводы с утечкой до 10⁻¹² Па·м³·с⁻¹, степенью вакуума до 10⁻⁶ Па и настраиваемыми диаметрами вала от 10 до 100 мм. Корпуса из немагнитной нержавеющей стали и валы из нержавеющей стали с магнитной проницаемостью обеспечивают надёжное, не требующее обслуживания уплотнение для требовательных вакуумных сред. Посетите www.ferrofluidtec.com, чтобы узнать больше.