Созданы высокопроизводительные волноводы для «фотонных чипов нового поколения»

Ученые разработали технологию для быстрого производство миниатюрных волноводов с низкими потерями. Они нужны для создания фотонных и квантовых чипов.

Международная группа исследователей разработала новую технологию создания оптических волноводов: «SPIM-WG». С помощью этого метода оптические волноводы наноразмера с плавно изменяющимся трехмерным поперечным сечением могут быть изготовлены на чипе. Такие устройства не только лучше традиционных, но имеют несколько новых функций, открывающих путь для будущих фотонных и квантовых чипов.

В своей работе, опубликованной в Light Science & Applications, ученые использовали фемтосекундную лазерную запись для создания совместимых с оптическим волокном стеклянных волноводов. При изготовлении в режиме нагрева с высокой скоростью сканирования им удалось достичь точной деформации поперечных сечений вдоль волновода с контролируемыми формами и размерами с высоким разрешением как в горизонтальном, так и в вертикальном поперечном направлениях.

Исследователи говорят, что основное преимущество новой технологии, основанной на адаптивной оптике, заключается в том, что она позволяет производить волноводы с низкими потерями переменного поперечного сечения, например, круглой, квадратной, кольцеобразной или многих других сложных форм. Точность управления поперечным сечением по каждой оси может достигать сотен нанометров. Для одиночного волновода форма поперечного сечения может варьироваться вдоль самого волновода. Например, они могут быть скручены, от квадратной до круглой или от круглой до кольцеобразной.

Примеры световодов различной формы, изготовленных по новой технологии. Изображение: Bangshan Sun et al., Light Science & Applications

Исследование показало очень низкие потери при использовании новых волноводов. Волновод, созданный на стеклянной подложке, имеет потери при передаче около -0,14 дБ/см. Это означает, что только около 3% оптической мощности теряется при передаче на 1 см через чип, объясняют авторы разработки. Более того, экспериментальные результаты показывают, что дополнительные потери при передаче, вызванные изменением поперечного сечения, незначительны.

Ученые также отмечают быстроту производства с использованием новой технологии. При создании традиционных волноводов по технологии «кремний на кремнии» уходят месяцы, при использовании «SPIM-WG» требуется всего несколько минут. Такая скорость позволяет быстро создавать и испытывать прототипы устройства, не тратя месяцы на создание новой версии продукта.

Развитие электронных интегральных схем приближается к пределу пропускной способности и энергопотребления. Фотонные и квантовые чипы могут стать разумной альтернативой. На основе затухающей волновой связи соседние оптические волноводы могут реализовать программируемую обработку сигналов, предоставляя необходимые функции для квантовых и фотонных чипов.


Читать далее:

Ученые сняли на видео странное существо с щупальцами, которое приняли за цветок

Сверхзвуковой самолет будет летать со скоростью 2 000 км/ч и пересечет океан за 3,5 часа

Вышедшая из-под контроля китайская ракета скоро упадет обратно на Землю. Что происходит

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
ИИ нашел асимметрию материи и антиматерии на Большом адронном коллайдере
Наука
TikTok вернулся в Россию? Что известно прямо сейчас
Новости
В Японии разработали устройство 6G, которое передает данные со скоростью 100 Гбит/с
Новости
Климатологи объяснили формирование в Антарктиде полыньи размером с Чехию
Наука
Частые кризисы повысили способность человечества выживать
Наука
Физики наблюдали кота Шредингера — превращение атомов из частиц в волну
Наука
Найдена самая глубокая дыра в мире
Наука
«Вышка» заряжает карьеру в IT
Технологии
Ученые создали клей, который работает как паутина Человека-паука (почти)
Наука
Новый препарат может обратить диабет вспять
Наука
На Марсе участились полярные сияния: что это значит
Космос
Форма известной туманности оказалась совсем не такой, как считали ученые
Наука
Исламский «Экскалибур» нашли в Испании: ему больше 1000 лет
Наука
«Человеческие нейронные сети потребляют около 20 Вт, а искусственные — сотни ватт»
Технологии
Ученые преодолели одно из ключевых препятствий для термоядерной энергетики
Наука
Телескоп «Джеймс Уэбб» показал детали космической Конской Головы
Космос
Ученые выяснили, как парниковые газы влияют на распространение болезней
COVID-19
Найдены доказательства необычной силы магнитного поля Земли в прошлом
Наука
Посмотрите, как быстро робот-гуманоид управляется с домашними задачами
Новости
Ядро атома впервые возбудили лазером: это открывает сверхточные измерения времени
Наука