ФИС - фотонная интегральная схема
Фотонная интегральная схема (или интегрально-оптическая схема) – это чип, содержащий два и более оптических и/или оптоэлектронных элемента, которые вместе образуют комплексную оптическую систему, выполняющую заданную функцию или набор функций. Элементы ФИС могут осуществлять генерацию, перенаправление, изменение характеристик и детектирование оптических сигналов.
Преимущества использования ФИС:
Высокое быстродействие: частоты управления характеристиками оптических сигналов (модуляции) в ФИС могут достигать 100 ГГц и более (в зависимости от используемых материалов). Это позволяет осуществлять передачу и обработку информации со скоростями, существенно превышающими скорости передачи информации в микроэлектронике.
Малые масса и габариты оптических систем, построенных на ФИС: на чипе площадью менее 1 см2 может быть интегрировано до 1000 функциональных элементов с типичными размерами элементов от единиц до сотен микрометров. Тогда как типичные размеры волоконных и объемных оптических компонентов составляют от сотен микрометров до десятков миллиметров.
Помехозащищенность и устойчивость к внешним воздействующим факторам: оптическая система, интегрированная на ФИС, не чувствительна к воздействиям вибраций, помех и ионизирующих воздействий (в случае использования некоторых материальных платформ, таких как InP/InGaAsP) по сравнению с системами на основе волоконных и дискретных компонентов.
Малое потребление энергии: ФИС и компоненты волоконной оптики существенно более энергоэффективны при передаче информации, чем традиционные электронные компоненты и узлы.
Области применения ФИС:
Телекоммуникации
генерация, модуляция, перенаправление, спектральное уплотнение каналов, фильтрация, детектирование оптических сигналов и т.д.
Фотонные вычисления
новые типы процессоров
Сенсорика
датчики физических величин – температуры, давления, вибраций, деформаций, угловой скорости; системы опроса датчиков и др.; лидары, радары
Биология, медицина, сельское хозяйство
Этапы разработки ФИС:
- Описание идеи, решения или составление перечня требований.
- Проведение анализа реализуемости решения.
- Дизайн (с учетом необходимости тестирования и корпусирования):
-
- компонентов ФИС (волноводов, делителей, модуляторов и др. базовых компонентов с учетом параметров материальной платформы);
- оптической системы ФИС (базовых компонентов составе оптической системы);
- устройства (работа в составе комплексного узла);
- топологии;
- проверка ошибок проектирования;
- генерация файлов-масок.
- Моделирование процесса изготовления ФИС (изменение профиля элементов в ходе технологических операций).
- Изготовление чипа на технологической площадке.
- Тестирование:
-
- на пластине;
- отдельного чипа.
- Корпусирование.