Команда ПГНИУ при поддержке Центра компетенций НТИ Фотоника разработает первое в России программное обеспечение для проектирования и моделирования фотонных интегральных схем (ФИС). Софт под названием Difra lab позволит ускорить процесс разработки ФИС, а также предоставит доступ к технологиям интегральной фотоники разработчикам телекоммуникационных и медицинских систем, приборов контроля инженерных объектов и окружающей среды.

Аналогов программного обеспечения Difra lab в России нет. Компании, которые занимаются разработкой и созданием фотонных интегральных схем, используют зарубежный софт. Появление российского программного обеспечения повысит независимость отечественных производителей и укрепит технологический суверенитет страны.

«Фотонные интегральные схемы используются в устройствах, окружающих нас в повседневной жизни. Это высокоскоростной интернет, томографы, системы контроля окружающей среды и инженерных объектов, список можно продолжать долго. Важно, что сокращение времени и упрощение процесса разработки ФИС сделает эти технологии и новые типы техники на их основе доступнее каждому жителю России», – рассказывает руководитель проекта Difra lab Борис Лихачев.

Разработчиками создан прототип программы, который уже способен проектировать виртуальные модели фотонных интегральных схем. Сейчас ПО работает так: пользователь определяет оптический материал, на котором будет создаваться ФИС, пошагово рассчитывает параметры отдельных элементов, затем «собирает» из этих элементов полнофункциональную оптическую систему на кристалле. Такой процесс разработки ФИС может занимать от одной недели до шести месяцев, а не два года. В дальнейшем пользователю будет предоставлена возможность сборки системы на кристалле из уже созданных библиотек данных, а время разработки ФИС сократится до 1–3 дней.

Оптический чип / ©Пресс-служба НТИ Фотоника

Результат работы ПО Difra lab — набор топологических рисунков, которые затем используются производителем чипа ФИС в процессе его изготовления. Это позволяет заводам изготовителям автоматизировать процесс производства своих продуктов. Например, пользователям не придется проводить циклы расчетов, сравнения полученного результата с целевым, а программное обеспечение позволит осуществлять подбор геометрии, топологии, под целевые параметры пользователя.

«Difra lab поддерживает работу со всеми используемыми в данный момент оптическими материалами и элементами. Это позволяет изготавливать оптические чипы большому количеству компаний с различными технологиями производства. Моделирование отдельных оптических элементов ФИС и всей схемы позволит не только предсказать ее характеристики, но и определить пути их улучшения. Для этого в ПО встроены технологии машинного обучения. За счет чего пользователь получает возможность разработать новое устройство, превосходящее аналоги, работающие на основе других физических принципах», – продолжил Борис Лихачев.

Проект Пермских ученых стал победителем конкурса Фонда содействия инновациям Старт-1 (Архипелаг-2121). Итоговый вариант ПО появится до конца 2022 года.