Китайские учёные ускорили производство оптических чипов с часов до секунд

Новая технология превращает плоские 2D-шаблоны в сложные 3D-структуры сразу на 4-дюймовой пластине, ускоряя изготовление фотонных компонентов более чем в 100 раз

Учёные из Института физики Китайской академии наук (CAS) разработали метод производства 3D-оптических структур, который сокращает время изготовления фотонных компонентов с часов до секунд. Вместо последовательного создания отдельных элементов технология позволяет формировать тысячи структур одновременно на всей 4-дюймовой кремниевой пластине.

Новый подход предназначен для создания сложных трёхмерных фотонных архитектур — элементов, которые управляют светом внутри оптических чипов и могут применяться в вычислениях, связи и сенсорных системах.

Традиционные методы производства таких структур часто используют сфокусированный ионный пучок (FIB) — технологию, при которой ионы точечно обрабатывают материал с высокой точностью. Однако такой процесс создаёт элементы по одному, что ограничивает скорость производства. Китайская команда заменила этот подход параллельной обработкой, где широкий ионный пучок одновременно преобразует множество двумерных наноструктур в объёмные конструкции.

Метод объединяет травление ионным пучком с принципом самосборки, напоминающим бумажное оригами: плоские заготовки изменяют форму и превращаются в трёхмерные элементы. По данным авторов работы, технология обеспечивает угловую однородность более 97% и сокращает время изготовления более чем в 100 раз по сравнению с производством на основе FIB.

Разработка решает одну из ключевых проблем 3D-фотоники — переход от индивидуального изготовления сложных оптических элементов к массовому производству. Трёхмерные оптические структуры позволяют размещать больше компонентов на чипе, снижать помехи между сигналами и создавать более плотные архитектуры для передачи и обработки данных.

Оптические соединения способны передавать данные с большей пропускной способностью и меньшими потерями энергии по сравнению с традиционными электрическими каналами, поэтому фотонные чипы становятся одним из направлений развития вычислительной техники.