Ученые из группы исследования фотоники Гентского университета (Photonics Research Group of Ghent University-IMEC) изготовили самую маленькую карту мира, имеющую масштаб один к триллиону.

Используя элементы технологии изготовления полупроводников CMOS, экватор карты, имеющий реальную длину 40 тысяч километров, был уменьшен до длины в 40 микрометров, что приблизительно является половиной толщины человеческого волоса. Самый маленький элемент карты, который удалось воссоздать, имеет размер 100 нм, всего в несколько раз больше размера микротранзистора, являющегося всего одним элементом современных электронных микросхем. Эта карта расположена в углу оптического кремниевого чипа, разработанного для одной из научно-исследовательских работ группы по тематике нанофотонных интегральных схем, которые позволяют выполнять сложные оптические функции в пределах одного оптического чипа. Такие чипы в будущем будут применяться в областях телекоммуникаций, быстродействующих квантовых вычислений, биотехнологиях и здравоохранении.

Фотонный чип, содержащий карту мира

С технической точки зрения факт создания этой карты интересен еще тем, что она создавалась в качестве тестовой проверки новой литографической технологии с высокой разрешающей способностью, которая была адаптирована для создания интегральных оптических схем из кремния. Благодаря использованию таких оптических схем и цепей, светом можно управлять на субмикрометровом масштабе, направляя его в нужном направлении внутри крошечных кремниевых проводников, называемых фотонными проводниками. Используя оптические свойства кремния, объединенного с современной производственной технологией, можно упаковать на такой же площади кристалла в миллион раз больше оптических элементов, чем в фотонных чипах, основанных на использовании стеклянных и полимерных световодов.

Полученные кремниевые световые проводники, как оказалось, имеют самый низкий коэффициент потерь, что существенно повлияет на потребляемую такими чипами мощность в сторону снижения. В дополнение к этому, такие проводники обеспечат лучшее качество приема и передачи информации из внешнего мира с помощью стыковки с обычным оптоволокном.

Миниатюрная карта мира под оптическим микроскопом. Возникновение цветов объясняется интерференцией в различных слоях кремния

Группа Photonics Research Group является одной из сильнейших научных и исследовательских групп, объединив в своем составе 60 высококвалифицированных ученых и инженеров из Гентского университета (Гент, Бельгия). Группа работает в тесном сотрудничестве с Межуниверситетским центром Микроэлектроники (Interuniversity Microelectronics Center, IMEC), расположенным в Leuven, Бельгия. Работа группы сосредоточена на исследованиях в области умных фотонных чипов для будущего их применения в телекоммуникации, системах идентификации, биологии и здравоохранении, основываясь на технологиях, используемых при производстве микроэлектроники.

Использование кремния и технологий производства микроэлектроники могут значительно уменьшить размеры, расход энергии и стоимость фотонных чипов, приближая момент их интеграции в бытовую электронику, мобильные телефоны и другие электронные устройства.