Bilim insanları, fotonik mikroçipler için geleneksel versiyonlardan 500 kat daha küçük üç bileşen tasarlamak üzere bir yapay zeka algoritması kullandı. Araştırmacılar sonuçları "insan sezgisinin ötesinde" olarak nitelendirdi.
Fotonik çipler, verileri elektronlar yerine ışık parçacıkları kullanarak taşır ve işler. Daha yüksek hızlarda daha fazla veri taşıyabilir ve ısı olarak daha az enerji harcarlar; bu da onları fiber optik ağlar, veri merkezleri, yapay zeka sistemleri, lidar ve kuantum bilişim için kullanışlı kılar.
Bu çipler, metal teller yerine ışığı yönlendirmek için dalga kılavuzu adı verilen mikrometre genişliğinde kanallar kullanır. Ayrıca, insan saçının genişliğinin çok küçük bir bölümü kadar bir alanda ışık desenlerini ayırmak ve yönlendirmek için dalga boyu ayırıcıları, uzamsal mod sıralayıcıları ve aynalara ihtiyaç duyarlar.
Bir tasarım bulmak için geriye doğru çalışmak
Max Planck Işık Bilimi Enstitüsü ve Harvard Üniversitesi'nden araştırmacıların liderliğindeki ekip, algoritmaya bileşenlerin ışığa ne yapmasını istediklerini söyledi ve nanoyapıların ne kadar keskin kıvrılabileceği gibi üretim sınırlarını belirledi. Algoritma daha sonra geriye doğru çalışarak hedefi karşılayan yapıları bulana kadar tasarımları test etti ve iyileştirdi.
İlk yazar Toby Bi, "Ters tasarım, ışığın ne yapmasını istediğimizi tanımlamamıza olanak tanır ve optimizasyon bunu yapan bir yapı bulur; genellikle hiçbir insanın çizmeyeceği bir yapı" dedi. Aynı çerçevenin tek bir çip üzerinde üç farklı işi üstlendiğini ekledi: ışığı dalga boyuna göre yönlendirmek, uzamsal moda göre sıralamak ve optik boşluklar oluşturan kompakt aynalar olarak işlev görmek.
Daha küçük parçalar, çipte daha fazla alan
Yaklaşık 11 mikrometre uzunluğundaki aynalar, gelen ışığın %98,5'ine kadarını yansıtırken istenmeyen desenleri engelledi. Işık, kaçmadan önce bir çift arasında 100'den fazla kez sıçradı. Dalga boyu ayırıcı, yaklaşık 5 mikrometre genişliğinde tek bir bakteri boyutunda ve mod sıralayıcı biraz daha büyük.
Bileşenler, standart silikon için 150 ila 400 nanometreye kıyasla yaklaşık 400 ila 800 nanometre kalınlığında silikon nitrürden yapıldı; bu, ışık kaybını azaltır ve dalga boylarını daha sıkı sınırlar. Bulgular 28 Mayıs'ta Nature Communications'ta yayımlandı.
Ekip henüz parçaları tam bir entegre optik devrede birleştirmedi. Bunu yapmak, bu tasarımların izin verdiği daha yüksek bileşen yoğunluğundan yararlanan tam işlevsel fotonik çiplere doğru atılacak sonraki adımdır.
---
Yarı İletken Üretimi için Güvenilir Ferrofluid Vakum Döner Geçiş Elemanı
Yarı iletken üretiminde, tek silikon kristal büyütmeden CVD'ye, püskürtmeden plazma aşındırmaya kadar döner hareket sırasında ultra yüksek vakum bütünlüğünü korumak kritiktir. FerrofluidTec'in Ferrofluid Vakum Döner Şaft Geçiş Elemanı, 10⁻¹² Pa·m³·s⁻¹ kadar düşük sızıntı oranları, 10⁻⁶ Pa'ya kadar vakum derecesi ve 10 mm'den 100 mm'ye kadar özelleştirilebilir şaft çaplarıyla hermetik olarak sızdırmaz döner geçiş elemanları sunar. Manyetik olmayan paslanmaz çelik gövdeler ve manyetik geçirgenlikli paslanmaz çelik şaftlarla üretilen bu geçiş elemanları, zorlu vakum ortamları için güvenilir, bakım gerektirmeyen sızdırmazlık sağlar. Daha fazla bilgi için www.ferrofluidtec.com adresini ziyaret edin.