Китайские ученые революционизируют производство оптических чипов: от часов до секунд

Новая технология преобразует плоские 2D-шаблоны в сложные 3D-структуры на 4-дюймовой пластине, увеличивая скорость производства фотонных компонентов более чем в 100 раз

Исследователи из Института физики Китайской академии наук (CAS) разработали метод, позволяющий производить 3D-оптические структуры, который сокращает время создания фотонных компонентов с часов до секунд. Вместо последовательного формирования отдельных элементов, технология дает возможность создавать тысячи структур одновременно на всей 4-дюймовой кремниевой пластине.

Новый метод предназначен для разработки сложных трёхмерных фотонных архитектур — элементов, которые управляют светом в оптических чипах и могут быть использованы в вычислениях, связи и сенсорных системах.

Классические способы производства таких структур часто применяют сфокусированный ионный пучок (FIB) — технологию, при которой ионы обрабатывают материал с высокой точностью. Однако этот процесс создает элементы по одному, что ограничивает скорость производственного процесса. Команда из Китая заменила данный подход на параллельную обработку, где широкий ионный пучок одновременно преобразует множество двумерных наноструктур в объемные конструкции.

Метод сочетает ионное травление с принципом самосборки, напоминающим бумажное оригами: плоские заготовки изменяют свою форму и становятся трёхмерными элементами. По словам авторов исследования, технология обеспечивает угловую однородность более 97% и уменьшает время производства более чем в 100 раз по сравнению с методами, основанными на FIB.

Эта разработка решает одну из критических задач 3D-фотоники — переход от индивидуального изготовления сложных оптических элементов к массовому производству. Трёхмерные оптические структуры позволяют размещать больше компонентов на чипе, уменьшая помехи между сигналами и создавая более плотные архитектуры для передачи и обработки данных.

Оптические соединения способны передавать данные с более высокой пропускной способностью и меньшими потерями энергии по сравнению с традиционными электрическими каналами, что делает фотонные чипы одним из направлений развития вычислительной техники.