eng
Заседание секции № 12: пути развития фотоники!
Как в начале прошлого века разошлись пути радиофизики и оптики, чтобы вновь, спустя столетие, объединиться и придать новый смысл направлениям связи, так и XXI век открыл новые задачи, решить которые под силу только устройствам фотоники, выполненным по технологиям микроэлектроники, и никак иначе.
Переход от электронно-ориентированных систем к системам на основе связанных состояний фотонов и электронов в разных формах представляет собой принципиально новый магистральный путь развития фотоники.
Актуальность и научная значимость проблемы развития фотоники определяется необходимостью технологического суверенитета Российской Федерации. В этом году на Форуме «Микроэлектроника‑2024» вопросам фотоники будут посвящены сразу несколько научно-деловых мероприятий: пленарное заседание, два круглых стола, научная секция общей научно-технической конференции «ЭКБ и микроэлектронные модули». Научная секция № 12, посвященная вопросам фотоники, охватывает технику и технологии оптоэлектроники, фотосенсорики, фотонных интегральных схем, оптико-волоконных устройств и лазеров и оптико-электронных систем. Поэтому работа секции будет проходить в рамках двух подсекций – 12–1 и 12–2. Столь широкий подход позволит осуществить взаимную увязку планируемых и уже выполняемых работ, наметить новые пути развития отрасли. Комплексный взгляд обеспечит повышение эффективности исследований за счет координации научных коллективов, консолидации ресурсов основных государственных заказчиков. Все это поможет составить единую дорожную карту развития отрасли.
Как и в прошлом году, во время работы подсекции 12–1 внимание будет уделяться технике ночного видения, новым фоточувствительным и оптическим материалам и структурам, оптическим явлениям в структурах на основе наночастиц, особенностям применения сложных полупроводниковых гетеростуктур. На сегодняшний день требуется повышение пространственного разрешения в тепловизионных каналах путем создания высокочувствительных мегапиксельных матриц с малым шагом элементов. Также активно развиваются индивидуальные средства отображения информации, построенные на миниатюрных дисплеях – микродисплеях. Будут рассмотрены вопросы создания полупроводниковых квантово-каскадных лазеров.
Свои взгляды на современное состояние проблемы разработки отечественной инфракрасной фотоэлектронной компонентной базы и перспективы развития изложат ученые и специалисты АО «НПО «Орион», АО «Швабе», АО «ЦНИИ «Электрон», ФТИ им. А. Ф. Иоффе, ФИАН, АО «ЦНИИ «Циклон», Сколтех и многих других организаций.
Мы советуем всем послушать доклады коллектива авторов из ФТИ им. А. Ф. Иоффе, посвященных развитию принципов построения и создания компактных и эффективных источников сверхкоротких лазерных импульсов на основе полупроводниковых гетероструктур, а также мощным квантово-каскадные лазерам для спектрального диапазона 8 мкм. Обсудим отставание в области производства высокочистых материалов (6N‑9N) для оптоэлектроники, что создает угрозы для технологического суверенитета страны на ближайший период. Недостаточное разрешение современных отечественных фотоприемных устройств на диапазон спектра 3–5 мкм не обеспечивает необходимую дальность обнаружения и распознавания. Поэтому на сегодняшний день требуется повышение пространственного разрешения в тепловизионных каналах путем создания высокочувствительных мегапиксельных матриц с малым шагом элементов, детектирующих излучение в диапазоне спектра 3–5 мкм. Создание мегапиксельного устройства на основе антимонидов в России возможно ближайшие 1–2 года при комплексном планировании, реализации стратегических программ развития с достаточным уровнем финансирования на государственном уровне.
Авторы из «ОКБ «Астрон» и «МАППЕР» изложат свои сообщения вопросам конструктивно-технологических аспектов проектирования матричного микроболометрического детектора с шагом элементов 12 мкм и отработке технологии корпусирования перспективных крупноформатных матричных микроболометрических приемников ИК-излучения.
В последнее время начали реализовываться идеи использования в фотоэлектронике нанотехнологий низкоразмерных материалов и метаматериалов. Новым путям развития фотосенсорики будут посвящены выступления специалистов ГНЦ РФ АО «НПО «ОРИОН»
о матричных SWIR фотоприемники на основе меза-планарных InGaAs XBn-гетероструктур и фотосенсорам на основе коллоидных квантовых точек для видимого и коротковолнового инфракрасного диапазона.
Будет обсуждаться широкий круг вопросов, касающихся оптических приборов на спектральную область от УФ- до дальнего ИК.
Другая большая группа вопросов, которые будут обсуждаться на заседаниях секции 12 – это интегральная фотоника. Это принципиально новая ступень развития фотоники, которая связана с фундаментальным процессом перехода от электронно-ориентированных систем (то есть систем, функциональные характеристики которых обусловлены свойствами электронов) к фотонно-ориентированным системам. Электрон, будучи простым в управлении, в то же время обладает заметной массой, а значит и инертностью. Частоты, с которыми оперируют электронные устройства, фундаментально ограничены величинами приблизительно 100 ГГц.
Фотон сам по себе является невзаимодействующей частицей, и поэтому плохо управляем. Но связанные состояния фотонов и электронов в самых разнообразных формах (квазичастицы) представляют собой как раз тот набор элементарных состояний, которые с одной стороны движутся со скоростью фотона, а с другой – прекрасно управляемы внешними полями.
Именно этот переход от электронно-ориентированных систем к системам на основе квазичастиц и представляет собой принципиально новый магистральный путь развития. Интегральная фотоника – это изучение, производство и применение фотонных систем, которые преобразуют «электронные сигналы» в «оптические сигналы», облегчая передачу как электрических, так и оптических сигналов. Использование фотонных интегральных схем (ФИС) позволяет увеличить скорость обработки и передачи данных в несколько десятков или даже сотен раз, уменьшить размеры функциональных элементов электроники. Это достигается за счет интеграции на чипе одновременно электронных и оптических компонентов, способных принять световой сигнал, обработать его и транслировать дальше. По мере дальнейшего развития технологий мы переместимся в эпоху «полностью оптической сети». Это означает, что вся связь между чипами будет опираться на оптические сигналы, включая хранение, передачу, коммутацию и обработку, причем все они будут передаваться как оптические сигналы.
Сейчас ФИС широко применяются в телекоммуникациях, в трансиверах – приборах, необходимых для одновременной обработки и передачи светового сигнала, пришедшего по оптическому волокну. Рынок потребления трансиверов растет, так как становится все больше передаваемых данных, появляются новые дата-центры. В настоящее время многие международные компании активно внедряют технологии интегральной фотоники.
Этим проблемам будут посвящены выступления специалистов Сколтеха, Центра НТИ МГТУ им. Баумана и ЗНТЦ, которые расскажут о дизайне, производство и применение фотонных интегральных схем в системах коммуникации и сенсорики, об особенностях контроля спектральных параметров фотонных интегральных схем при серийном производстве.
Приглашаем всех на заседания секции 12. Обещаем, будет интересно.
Программный комитет секции № 12
Как в начале прошлого века разошлись пути радиофизики и оптики, чтобы вновь, спустя столетие, объединиться и придать новый смысл направлениям связи, так и XXI век открыл новые задачи, решить которые под силу только устройствам фотоники, выполненным по технологиям микроэлектроники, и никак иначе.
Переход от электронно-ориентированных систем к системам на основе связанных состояний фотонов и электронов в разных формах представляет собой принципиально новый магистральный путь развития фотоники.
Актуальность и научная значимость проблемы развития фотоники определяется необходимостью технологического суверенитета Российской Федерации. В этом году на Форуме «Микроэлектроника‑2024» вопросам фотоники будут посвящены сразу несколько научно-деловых мероприятий: пленарное заседание, два круглых стола, научная секция общей научно-технической конференции «ЭКБ и микроэлектронные модули». Научная секция № 12, посвященная вопросам фотоники, охватывает технику и технологии оптоэлектроники, фотосенсорики, фотонных интегральных схем, оптико-волоконных устройств и лазеров и оптико-электронных систем. Поэтому работа секции будет проходить в рамках двух подсекций – 12–1 и 12–2. Столь широкий подход позволит осуществить взаимную увязку планируемых и уже выполняемых работ, наметить новые пути развития отрасли. Комплексный взгляд обеспечит повышение эффективности исследований за счет координации научных коллективов, консолидации ресурсов основных государственных заказчиков. Все это поможет составить единую дорожную карту развития отрасли.
Как и в прошлом году, во время работы подсекции 12–1 внимание будет уделяться технике ночного видения, новым фоточувствительным и оптическим материалам и структурам, оптическим явлениям в структурах на основе наночастиц, особенностям применения сложных полупроводниковых гетеростуктур. На сегодняшний день требуется повышение пространственного разрешения в тепловизионных каналах путем создания высокочувствительных мегапиксельных матриц с малым шагом элементов. Также активно развиваются индивидуальные средства отображения информации, построенные на миниатюрных дисплеях – микродисплеях. Будут рассмотрены вопросы создания полупроводниковых квантово-каскадных лазеров.
Свои взгляды на современное состояние проблемы разработки отечественной инфракрасной фотоэлектронной компонентной базы и перспективы развития изложат ученые и специалисты АО «НПО «Орион», АО «Швабе», АО «ЦНИИ «Электрон», ФТИ им. А. Ф. Иоффе, ФИАН, АО «ЦНИИ «Циклон», Сколтех и многих других организаций.
Мы советуем всем послушать доклады коллектива авторов из ФТИ им. А. Ф. Иоффе, посвященных развитию принципов построения и создания компактных и эффективных источников сверхкоротких лазерных импульсов на основе полупроводниковых гетероструктур, а также мощным квантово-каскадные лазерам для спектрального диапазона 8 мкм. Обсудим отставание в области производства высокочистых материалов (6N‑9N) для оптоэлектроники, что создает угрозы для технологического суверенитета страны на ближайший период. Недостаточное разрешение современных отечественных фотоприемных устройств на диапазон спектра 3–5 мкм не обеспечивает необходимую дальность обнаружения и распознавания. Поэтому на сегодняшний день требуется повышение пространственного разрешения в тепловизионных каналах путем создания высокочувствительных мегапиксельных матриц с малым шагом элементов, детектирующих излучение в диапазоне спектра 3–5 мкм. Создание мегапиксельного устройства на основе антимонидов в России возможно ближайшие 1–2 года при комплексном планировании, реализации стратегических программ развития с достаточным уровнем финансирования на государственном уровне.
Авторы из «ОКБ «Астрон» и «МАППЕР» изложат свои сообщения вопросам конструктивно-технологических аспектов проектирования матричного микроболометрического детектора с шагом элементов 12 мкм и отработке технологии корпусирования перспективных крупноформатных матричных микроболометрических приемников ИК-излучения.
В последнее время начали реализовываться идеи использования в фотоэлектронике нанотехнологий низкоразмерных материалов и метаматериалов. Новым путям развития фотосенсорики будут посвящены выступления специалистов ГНЦ РФ АО «НПО «ОРИОН»
о матричных SWIR фотоприемники на основе меза-планарных InGaAs XBn-гетероструктур и фотосенсорам на основе коллоидных квантовых точек для видимого и коротковолнового инфракрасного диапазона.
Будет обсуждаться широкий круг вопросов, касающихся оптических приборов на спектральную область от УФ- до дальнего ИК.
Другая большая группа вопросов, которые будут обсуждаться на заседаниях секции 12 – это интегральная фотоника. Это принципиально новая ступень развития фотоники, которая связана с фундаментальным процессом перехода от электронно-ориентированных систем (то есть систем, функциональные характеристики которых обусловлены свойствами электронов) к фотонно-ориентированным системам. Электрон, будучи простым в управлении, в то же время обладает заметной массой, а значит и инертностью. Частоты, с которыми оперируют электронные устройства, фундаментально ограничены величинами приблизительно 100 ГГц.
Фотон сам по себе является невзаимодействующей частицей, и поэтому плохо управляем. Но связанные состояния фотонов и электронов в самых разнообразных формах (квазичастицы) представляют собой как раз тот набор элементарных состояний, которые с одной стороны движутся со скоростью фотона, а с другой – прекрасно управляемы внешними полями.
Именно этот переход от электронно-ориентированных систем к системам на основе квазичастиц и представляет собой принципиально новый магистральный путь развития. Интегральная фотоника – это изучение, производство и применение фотонных систем, которые преобразуют «электронные сигналы» в «оптические сигналы», облегчая передачу как электрических, так и оптических сигналов. Использование фотонных интегральных схем (ФИС) позволяет увеличить скорость обработки и передачи данных в несколько десятков или даже сотен раз, уменьшить размеры функциональных элементов электроники. Это достигается за счет интеграции на чипе одновременно электронных и оптических компонентов, способных принять световой сигнал, обработать его и транслировать дальше. По мере дальнейшего развития технологий мы переместимся в эпоху «полностью оптической сети». Это означает, что вся связь между чипами будет опираться на оптические сигналы, включая хранение, передачу, коммутацию и обработку, причем все они будут передаваться как оптические сигналы.
Сейчас ФИС широко применяются в телекоммуникациях, в трансиверах – приборах, необходимых для одновременной обработки и передачи светового сигнала, пришедшего по оптическому волокну. Рынок потребления трансиверов растет, так как становится все больше передаваемых данных, появляются новые дата-центры. В настоящее время многие международные компании активно внедряют технологии интегральной фотоники.
Этим проблемам будут посвящены выступления специалистов Сколтеха, Центра НТИ МГТУ им. Баумана и ЗНТЦ, которые расскажут о дизайне, производство и применение фотонных интегральных схем в системах коммуникации и сенсорики, об особенностях контроля спектральных параметров фотонных интегральных схем при серийном производстве.
Приглашаем всех на заседания секции 12. Обещаем, будет интересно.
Программный комитет секции № 12
Отзывы читателей
