Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Fysik

Ny forskning viser, hvordan lys forplanter sig i integrerede kredsløb på chips

(a) Skema af den eksperimentelle opsætning til billeddannelse af udbredte bølger i fotoniske enheder. 1550 nm signalimpulser (orange) er gitterkoblet til en silicium-på-isolator (SOI) bølgeleder, mens 780 nm pumpeimpulser (rød) fokuseres på enheden ved hjælp af et langtidsvirkende afstandsmål. Når de to impulser overlapper i tid og rum, genereres en ikke-lineær bølge (grøn), adskilt fra pumpen af ​​et dikroisk spejl (DM) og opsamlet af et standard CMOS-kamera. P, F og 𝜆/2 repræsenterer henholdsvis lineær polarisator, spektralfilter og 𝜆/2 bølgeplade. (b) Aksedefinitioner og udbredelsesretningerne for pumpestrålen (normalt indfald), signalstrålen (styret langs bølgelederen) og den ikke-lineært genererede stråle (reflekteret i en vinkel i henhold til signalbølgens bølgevektor). (c) Tværsnit af den enkelte bølgeleder. Kredit:Optica (2023). DOI:10.1364/OPTICA.504397

Feltet for fotoniske integrerede kredsløb fokuserer på miniaturisering af fotoniske elementer og deres integration i fotoniske chips - kredsløb, der udfører en række beregninger ved hjælp af fotoner i stedet for elektroner, som bruges i elektroniske kredsløb.



Siliciumbaseret fotonik er et udviklingsfelt, der er relevant for datacentre, kunstig intelligens, kvanteberegning og mere. Det muliggør en enorm forbedring af chipsens ydeevne og i deres cost-benefit-forhold, da det er baseret på det selvsamme udbredte råmateriale fra chips i elektronikverdenen.

På trods af at de drager fordel af den veludviklede litografiproduktionsproces, som muliggør præcis produktion af de ønskede enheder, muliggør instrumenterne endnu ikke nøjagtig kortlægning af chippens optiske egenskaber. Dette inkluderer dens interne lysbevægelse – en afgørende kapacitet i betragtning af vanskeligheden ved at modellere effekten af ​​fabrikationsfejl og unøjagtigheder – på grund af enhedernes små dimensioner.

En ny artikel af forskere fra Technions Andrew og Erna Viterbi Fakultet for Elektro- og Computerteknik tackler denne udfordring og viser avanceret lysbilleddannelse i fotoniske kredsløb på chips. Forskningen, som blev offentliggjort i tidsskriftet Optica , blev ledet af professor Guy Bartal, leder af Laboratoriet for Avanceret Fotonisk Forskning, og ph.d.-studerende Matan Iluz, i samarbejde med professor Amir Rosenthals forskningsgruppe. Kandidatstuderende Kobi Cohen, Jacob Kheireddine, Yoav Hazan og Shai Tsesses deltog også i forskningen.

Et videoklip, der viser lysets udvikling i realtid i MMI-enheden. Kredit:Technions talsmandskontor

Forskerne udnyttede siliciums optiske egenskaber til at kortlægge lysets udbredelse uden at kræve en invasiv handling af nogen art, som forstyrrer eller ændrer chippen. Denne proces omfatter kortlægning af lysbølgernes elektriske felt og definering af de elementer, der påvirker lysets bevægelse – bølgeledere og stråledelere.

Processen giver realtidsbilleder og videooptagelser af lyset inde i den fotoniske chip, uden at skulle beskadige chippen og uden at miste nogen data. Denne nye proces forventes at forbedre design-, produktions- og optimeringsprocesserne for fotoniske chips inden for en række forskellige områder, herunder telekommunikation, højtydende computing, maskinlæring, måling af afstande, medicinsk billeddannelse, sansning og kvanteberegning.

Flere oplysninger: Matan Iluz et al., Afsløring af lysets udvikling inden for fotoniske integrerede kredsløb, Optica (2023). DOI:10.1364/OPTICA.504397

Journaloplysninger: Optica

Leveret af Technion - Israel Institute of Technology




Varme artikler