Калифорнийские инженеры представили революционную технологию передачи света на кремниевых чипах
Специалисты из Калифорнийского технологического института совершили прорыв, разработав метод управления световыми потоками на кремниевых пластинах с рекордно низкими потерями сигнала. Эти показатели сопоставимы с параметрами оптического волокна в видимом диапазоне спектра. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, открывают перспективы для создания высокоэффективных фотонных интегральных схем (ФИС), способных трансформировать такие области, как прецизионная метрология, ИИ-коммуникации в дата-центрах и даже квантовые вычисления.
Керри Вахала, профессор прикладной физики и информационных технологий института, подчеркнул, что команда успешно адаптировала принципы оптоволоконных технологий к кремниевым подложкам. «Мы напечатали оптические схемы из германосиликата — ключевого материала волоконной оптики — на стандартных 8- и 12-дюймовых пластинах для чипов. Это минимизирует энергопотери, особенно критичные в видимом диапазоне», — пояснил учёный.
Инновация основана на создании наноразмерных спиралевидных волноводов с помощью литографии. Такая конфигурация увеличивает путь света в компактном пространстве, имитируя свойства оптоволоконной катушки. Генри Блаувельт, приглашённый исследователь и технический директор компании Emcore, отметил: «Германосиликатные волноводы не только обеспечивают сверхнизкие потери, но и позволяют эффективно интегрировать полупроводниковые лазеры с оптическими компонентами, снижая энергопотребление серверов».
Новая платформа уже превзошла в видимом диапазоне нитрид кремния — традиционный материал для фотоники. «Переплавка поверхности волноводов при низкой температуре устраняет дефекты вплоть до атомарного уровня, что снижает рассеяние света», — добавил Чен, участник проекта. На видимых длинах волн технология демонстрирует 20-кратное преимущество перед аналогами, а её потенциал для дальнейшего улучшения остаётся значительным.
Разработка может ускорить внедрение оптических часов для сверхточных измерений, гироскопов нового поколения и энергоэффективных решений для центров обработки данных.
