شهرآرانیوز؛ دانشمندان Caltech در مطالعهای که نتایج آن در مجله Nature منتشر شده، روشی تازه برای ساخت مدارهای فوتونیکی ارائه کردهاند که امکان انتقال نور با اتلاف بسیار کم را روی تراشههای سیلیکونی فراهم میکند. این فناوری میتواند نسل جدیدی از تراشههای فوتونیکی را برای کاربردهایی مانند هوش مصنوعی، ارتباطات پرسرعت، ساعتهای اتمی، حسگرهای دقیق و رایانش کوانتومی به وجود آورد. چرا انتقال نور روی تراشه اهمیت دارد؟
امروزه بخش بزرگی از ارتباطات اینترنتی جهان از طریق فیبرهای نوری انجام میشود. فیبرهای نوری به دلیل استفاده از شیشه بسیار خالص و سطح فوقالعاده صاف، نور را با کمترین میزان اتلاف منتقل میکنند.
اما در داخل تراشهها و دیتاسنترها، انتقال دادهها همچنان تا حد زیادی به سیگنالهای الکتریکی وابسته است که با افزایش مصرف انرژی و تولید گرما همراه هستند. به همین دلیل، صنعت فناوری در سالهای اخیر به دنبال توسعه مدارهای فوتونیکی (Photonic Integrated Circuits یا PICs) بوده است؛ مدارهایی که بهجای الکترون، از نور برای انتقال اطلاعات استفاده میکنند.
مشکل اصلی این فناوری، اتلاف نور هنگام حرکت در مسیرهای بسیار کوچک روی تراشه بوده است؛ محدودیتی که اکنون محققان Caltech تا حد زیادی آن را برطرف کردهاند. فناوری جدید Caltech چگونه کار میکند؟
پژوهشگران برای ساخت مسیرهای نوری یا «ویوگاید» (Waveguide) از مادهای به نام ژرمانوسیلیکات (Germano-silicate) استفاده کردهاند؛ همان نوع شیشهای که در ساخت فیبرهای نوری به کار میرود.
این مسیرهای نوری با استفاده از فناوری لیتوگرافی روی ویفرهای استاندارد ۸ و ۱۲ اینچی ساخته میشوند؛ همان ویفرهایی که در تولید تراشههای رایانهای استفاده میشوند. سپس مسیرهای انتقال نور بهصورت مارپیچی طراحی شدهاند تا نور بتواند مسافت بیشتری را در فضایی بسیار کوچک طی کند.
یکی از مهمترین نوآوریهای این پروژه، فرآیندی موسوم به Reflow است. در این روش، سطح مسیرهای نوری حرارت داده میشود تا ناهمواریهای بسیار ریز آن از بین برود و سطحی تقریباً در مقیاس اتمی ایجاد شود. این کار باعث کاهش شدید پراکندگی نور و افزایش بهرهوری انتقال داده میشود.
…
