Китайські вчені навчилися виготовляти оптичні чипи за секунди замість годин

Вчені з Інституту фізики Китайської академії наук розробили технологію виготовлення тривимірних оптичних структур, яка скорочує час виробництва фотонних компонентів із годин до секунд. Замість послідовного створення окремих елементів новий метод дозволяє формувати тисячі структур одночасно на всій 4‑дюймовій кремнієвій пластині.

Технологія орієнтована на створення складних 3D-фотонних архітектур — елементів, що керують світлом усередині оптичних чипів. Такі компоненти використовуються у обчислювальних системах, засобах зв’язку та сенсорному обладнанні.

До цього часу подібні структури здебільшого виготовляли за допомогою сфокусованого іонного пучка (FIB) — методу, що забезпечує високу точність, але обробляє матеріал поелементно. Це суттєво обмежувало швидкість виробництва. Китайські дослідники замінили цей підхід паралельною обробкою: широкий іонний пучок одночасно перетворює безліч двовимірних наноструктур на об’ємні конструкції.

Метод поєднує іонне травлення з принципом самозбирання, що нагадує паперове орігамі: плоскі заготовки змінюють форму і перетворюються на тривимірні елементи. За даними авторів, технологія забезпечує кутову однорідність понад 97% і прискорює виготовлення більш ніж у 100 разів порівняно з FIB-виробництвом.

Розробка вирішує одну з головних проблем 3D-фотоніки — перехід від штучного виготовлення складних оптичних елементів до масового виробництва. Тривимірні оптичні структури дозволяють розміщувати більше компонентів на одному чипі, зменшувати перехресні завади між сигналами та будувати щільніші архітектури для передачі й обробки даних.

Оптичні з’єднання передають дані з більшою пропускною здатністю і меншими втратами енергії порівняно з традиційними електричними каналами. Саме тому фотонні чипи дедалі частіше розглядають як один із ключових напрямів розвитку обчислювальної техніки.