Il campo dei circuiti integrati fotonici si concentra sulla miniaturizzazione degli elementi fotonici e sulla loro integrazione nei chip fotonici, circuiti che eseguono una serie di calcoli utilizzando fotoni, anziché elettroni come vengono utilizzati nei circuiti elettronici.
La fotonica basata sul silicio è un campo in via di sviluppo rilevante per data center, intelligenza artificiale, calcolo quantistico e altro ancora. Consente un enorme miglioramento delle prestazioni dei chip e del loro rapporto costi-benefici poiché si basa sulla stessa materia prima prevalente nei chip nel mondo dell'elettronica.
Tuttavia, nonostante traggano vantaggio dal processo di produzione litografico ben sviluppato, che consente la produzione precisa dei dispositivi desiderati, gli strumenti non consentono ancora una mappatura accurata delle caratteristiche ottiche del chip. Ciò include il movimento interno della luce, una capacità cruciale data la difficoltà di modellare l'effetto di difetti e imprecisioni di fabbricazione, a causa delle piccole dimensioni dei dispositivi.
Un nuovo articolo di ricercatori della Facoltà di Ingegneria Elettrica e Informatica Andrew ed Erna Viterbi del Technion affronta questa sfida, mostrando immagini avanzate di luce nei circuiti fotonici sui chip. La ricerca, che è stata pubblicata sulla rivista Optica , è stato guidato dal professor Guy Bartal, capo del Laboratorio per la ricerca fotonica avanzata, e dal dottorando Matan Iluz, in collaborazione con il gruppo di ricerca del professor Amir Rosenthal. Alla ricerca hanno preso parte anche gli studenti laureati Kobi Cohen, Jacob Kheireddine, Yoav Hazan e Shai Tsesses.
I ricercatori hanno sfruttato le caratteristiche ottiche del silicio per mappare la propagazione della luce senza richiedere un'azione invasiva di alcun tipo, che perturba o altera il chip. Questo processo include la mappatura del campo elettrico delle onde luminose e la definizione degli elementi che influenzano il movimento della luce:guide d'onda e divisori di fascio.
Il processo fornisce immagini e registrazioni video in tempo reale della luce all'interno del chip fotonico, senza dover danneggiare il chip e senza perdere alcun dato. Si prevede che questo nuovo processo migliorerà i processi di progettazione, produzione e ottimizzazione dei chip fotonici in una varietà di campi, tra cui telecomunicazioni, calcolo ad alte prestazioni, apprendimento automatico, misurazione delle distanze, imaging medico, rilevamento e calcolo quantistico.
Ulteriori informazioni: Matan Iluz et al, Svelare l'evoluzione della luce all'interno dei circuiti integrati fotonici, Optica (2023). DOI:10.1364/OTTICA.504397
Informazioni sul giornale: Ottica
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