Očekává se, že fotonické integrované obvody se stanou důležitou technologií příští generace.
Fotonické čipy se již dnes používají v pokročilých optických komunikačních systémech a jsou vyvíjeny pro implementaci v širokém spektru technologií blízké budoucnosti, včetně detekce světla a měření vzdálenosti (LiDAR) pro autonomní vozidla, ale uvažuje se i o jejich nasazení u světelných senzorů pro lékařské přístroje, komunikačních sítí 5G a 6G a v optických a kvantových počítačích.
Vzhledem k široké škále stávajících a budoucích využití fotonických integrovaných obvodů je důležitý také přístup k zařízením, která mohou vyrábět čipy pro studijní, výzkumné a průmyslové aplikace. Dnešní zařízení pro nanovýrobu těchto obvodů však stojí miliony dolarů a jsou mimo dosah mnoha univerzit a výzkumných laboratoří i vývojových týmů ve firmách, start-upech apod. Ti, kdo mají přístup k zařízení na výrobu nanočipů, si musí vyhradit alespoň jeden den na náročný (i časově) litografický proces, který se při výrobě těchto mikročipů používá. Navíc, pokud dojde k chybě v návrhu nebo pokud čip z nějakého jiného důvodu nefunguje správně, je třeba vadný obvod vyřadit, upravit návrh a vyrobit nový čip.
Výzkumníci z University of Washington a dalších institucí nyní přišli s inovativní metodou, při níž lze tyto obvody zapisovat, mazat a upravovat laserovým zapisovačem do tenké vrstvy materiálu s fázovou změnou, podobně jako je tomu u zapisovatelných disků CD a DVD. Tento nový postup umožňuje konstruovat a rekonfigurovat fotonické integrované obvody ve srovnání se současnou situací za zlomek času.
„Pomocí naší metody lze nyní fotonické obvody, které se dříve musely vyrábět v drahých a těžko dostupných zařízeních, tisknout a rekonfigurovat v laboratořích, učebnách a dokonce i v garážových dílnách, a to pomocí rychlého a levného zařízení o velikosti běžné stolní laserové tiskárny,“ uvádí spoluautor výzkumu Mo Li z University of Washington.
Pro průmyslové aplikace má být velkou výhodou této metody výroby fotonických integrovaných obvodů rekonfigurovatelnost. Společnosti by například mohly tuto technologii případně využít k vytvoření rekonfigurovatelných optických spojení v datových centrech, zejména v systémech podporujících umělou inteligenci a strojové učení.
Autoři výzkumu si již podali patentovou přihlášku a mají rozpracované plány na vytvoření stolního laserového zapisovače pro fotonické integrované obvody. Tato tiskárna by mohla být prodávána za přijatelnou cenu a po celém světě.
Changming Wu et al, Freeform direct-write and rewritable photonic integrated circuits in phase-change thin films, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk1361
Zdroj: University of Washington / Phys.org, přeloženo / zkráceno