Инженеры построили первую микросхему с гибкими оптическими связями

Новая прозрачная система оптических связей может стать основой гибких фотонных устройств будущего

(фото Centre for Microsystems Technology/imec/Ghent University).

Размер нового устройства составляет всего 50 микрометров в диаметре

(фото Centre for Microsystems Technology/imec/Ghent University).

В то время как развитие гибкой электроники не стоит на месте и постоянно создаются растягивающиеся аккумуляторы, гибкие дисплеи, проводники и целые микросхемы, другая передовая область исследований, фотоника, развивается не такими семимильными шагами.

Ранее мы сообщали о некоторых достижениях и в этой сфере, к примеру, о фотонном транзисторе, созданном инженерами из Массачусетского технологического института. Теперь же исследователям удалось объединить две передовых сферы прикладной физики и создать первую в мире схему с гибкими оптическими связями.

Команда инженеров-физиков из Гентского университета и Исследовательского центра нано- и микроэлектроники при компании IMEC сообщает о создании оптической схемы, которая использует гибкие растягивающиеся связи. Эти элементы изготовлены из похожего на резину прозрачного материала полидиметилсилоксана. Они способны "проводить" свет, даже когда их растягивают на 30%. То есть они будут работать, даже если устройство обернуть вокруг человеческого пальца.

Исследователи интегрировали оптические полидиметилсилоксановые связи в микросхему с источником света на одном конце и детектором с другой. Таким образом они создали элемент для внедрения в различные системы оптической связи. Статья с описанием эксперимента была опубликована в журнале Optics Express.

"Насколько нам известно, это действительно первые по-настоящему гибкие, растягивающиеся оптические связи, обладающие столь миниатюрными размерами", — говорит ведущий автор исследования Ерун Миссинне (Jeroen Missinne).

Новая прозрачная система оптических связей может стать основой гибких фотонных устройств будущего
(фото Centre for Microsystems Technology/imec/Ghent University).

Уникальность разработки состоит не столько в создании гибкого оптического соединения — уже известны так называемые световоды или волноводы — сколько в способности проводить свет в растянутом состоянии. Учёные обращают особое внимание на тот факт, что гибкий объект и растягивающийся объект — совсем не одно и то же.

Новинка состоит из двух материалов: сквозь прозрачную сердцевину свободно проходит свет, а вокруг неё располагается ещё один прозрачный слой материала, но с более низким показателем преломления. Такая конфигурация заставляет свет задерживаться внутри сердцевины и распространяться по всей его длине.

Из-за так называемых оптических потерь, если устройство растянуть слишком сильно, часть света "сбежит" из сердцевины-ловушки. Исследователи подсчитали, как сильно можно растянуть схему, чтобы избежать значительной потери света.

"Мы были удивлены тем, какое малое влияние оказывает растяжение на волновод. Вдобавок, механические свойства устройства оказались крайне высокими. Значительной потери света не наблюдалось даже тогда, когда его растянули на 10% 80 тысяч раз подряд!" — рассказывает Миссинне в пресс-релизе.

Размер нового устройства составляет всего 50 микрометров в диаметре
(фото Centre for Microsystems Technology/imec/Ghent University).

И всё же, как говорят авторы исследования, волноводы бесполезны, если невозможно запустить свет с одного их конца и поймать на другом. Чтобы получить полноценную оптическую связь, необходимо интегрировать в устройство источник света и детектор. В данном случае в качестве источника послужил вертикально-излучающий лазер, а детектором стал фотодиод.

Это изобретение может иметь массу практических применений. Стать, например, основой сети носимых датчиков для тела, им можно дополнить робопротезы и конечности роботов различного назначения или же интегрировать такую схему в потребительскую электронику.

Миссинне и его команда в дальнейшем планируют уменьшить свой прототип с 50 микрометров в диаметре до нескольких микрометров. Для этого потребуется пересмотреть конфигурацию тех частей волновода, где свет входит и выходит.

Также по теме:
Американские инженеры создали фотонный транзистор
Установлен новый рекорд скорости "световой" передачи данных
Передача данных с помощью света может заменить Wi-Fi-сети
Новая швейцарская микросхема легко оборачивается вокруг волоса
Прозрачная искусственная мышца сыграла музыку