光子集成电路是下一个重要的技术浪潮。这些精细的微芯片有可能大幅降低成本，加强电子设备在广泛的应用行业（包含汽车技术、通信、医疗保健、数据存储和人工智能计算）中的速度和效率。光子电路运用光子（光的基本粒子）来移动、存储和拜访信息，这与传统电子电路运用电子来达到这一目的的方式基本相同。光子芯片日前已然在先进的光纤通信系统中运用，并且正在研发用于在广泛的近期技术中实施，包含用于自动驾驶汽车的光探测和测距或激光雷达、用于医疗设备的基于光的传感器、5G和6G通信网络、以及光学和量子计算。鉴于光子集成电路的现有和将来用途广泛，得到能够制造芯片设计的设备以用于学习、科研和工业应用亦很重要。然而，今天的纳米制造设备耗资数百万美元建造，远远超出了许多学院、大学和科研实验室的能力范围。针对哪些能够运用纳米制造设备的人来讲，最少必须预留一天的时间用于制造这些微芯片的严格而耗时的光刻工艺。另外，倘若设计显现错误，或芯片因其他原由没法正常工作，则必须丢弃有故障的电路，调节设计并制造新的芯片。这一般会引起在洁净室中花费数天乃至几周的时间。但正如《科学发展》（Science Advances）的一篇新论文所述，华盛顿大学领导的一个科研小组已然设计出一种办法，能够绕过昂贵的纳米制造设备，在几乎任何地区生产光子集成电路。
运用一种快速，低成本的设备来打印和重新配置光子集成电路（微芯片），其体积与传统桌面激光打印机差不多。该团队研发了一种创新办法，经过激光写入器将这些电路写入、擦除和修改成相变材料薄膜，类似于用于可记录CD和DVD的材料。这种新工艺准许在纳米制造实验室花费的时间的一小部分内构建和重新配置光子集成电路。这支多所大学构成的团队由华盛顿大学电气与计算机工程和理学学教授Mo Li领导，他是该系的科研副主席，纳米工程系统科研所的成员，亦是这篇论文的资深作者。Li暗示：“光子技术即将到来，因此呢，咱们需要在这个行业培训或教育咱们的学生。然则，针对学生来讲，学习和实践光子电路，日前，她们需要运用价值数百万美元的设备。这项新技术处理了这个问题。运用咱们的办法，以前必须在昂贵且难以进入的设备中制造的光子电路现在能够在实验室、教室乃至车库车间经过快速、低成本的设备进行打印和重新配置，该设备的体积与传统的台式激光打印机类似。”
对学生、科研人员和行业的益处
学生并不是独一受益于这种制造光子集成电路新办法的人。针对科研人员来讲，这一进步将使原型制作和测试新想法的周转时间大大加快，从而节省在纳米制造设备中预订宝贵时间。针对工业应用而言，这种生产光子集成电路的办法的一大优良是可重构性。例如，机构可能运用这种技术在数据中心创建可重构的光学连接，尤其是在支持人工智能和设备学习的系统中，这将引起成本节约和生产效率的加强。Li的科研团队包含华盛顿大学电子与计算机工程科研生Changming Wu，他是这篇论文的第1作者，并与Li一块提出了这种构建光子集成电路的新办法。华盛顿大学电子与计算机工程科研生Haoqin Deng亦为此做出贡献。她们的科研是华盛顿大学六年科研的最新成果，其中包含光学计算的进步。这亦是与马里兰大学Ichiro Takeuchi教授、Carlos A. Ríos Ocampo教授及其学生富有成效合作的延续。
Wu说：“能够仅用一步就写出一个完整的光子电路，而不需要繁杂的制造过程，这真的很令人兴奋。况且，咱们能够在自己的实验室中对电路的任何部分进行任何修改，并重新编写和重做，这一事实令人惊叹。”“这是几分钟与一整天过程的问题。能够在几分钟内完成全部制造过程，而不是一般需要几天乃至1星期的时间，这让人松了一口气。”加强性能，构建商用设备
该团队研发的办法已被证明是有效的，但它仍然是一个初期概念。然而，Li已然提交了临时专利申请，他正在计划为光子集成电路建造一个台式激光打印机。这种打印机能够以包袱得起的价格出售，并广泛分发给世界各地的科研实验室和教育公司。他还与行业领导者合作，以促进这项新技术在可编程光子芯片和可重构光学网络中的可能应用。这种用于光子芯片的激光打印机将运用一种分级系统，该系统将以比传统台式打印机更精确的方式移动基板。该团队在构建原型时将寻求优化其性能的办法。她们还将经过进一步科研材料科学和激光写入技术，致力于减少她们运用的相变材料中的光学损失。这将使打印机能够生产比日前更仔细和繁杂的电路。Li暗示，他和他的科研团队对将来充满期盼，感到非常高兴。Li教授说：“这项技术能够创造你想要的光子电路，但它亦能够添加到现有的电子电路中。况且因为它是可重新配置和可重复运用的，它为学生、科研人员和行业开辟了许多可能性。最让我兴奋的是，咱们将有可能在向更广泛的科研界传播这种新工具和技术方面对光子学行业产生巨大影响。”关联链接：https://phys.org/news/2024-02-team-laser-printer-photonic-chips.html
N近期举荐2024年光行天下宣传位起始预订：http://www.opticsky.cn/read-htm-tid-151679.html
更加多内容请到光行天下: http://www.opticsky.cn
宣传与合作,联系微X号: cyqdesign研究稿件|技术文案投递: service@opticsky.cn
