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:
1. 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.
2. 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.
3. 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.
2. 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.
3. 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.
4. Малое потребление энергии: ФИС и компоненты волоконной оптики существенно более энергоэффективны при передаче информации, чем традиционные электронные компоненты и узлы.
Области применения ФИС:
1. Телекоммуникации (генерация, модуляция, перенаправление, спектральное уплотнение каналов, фильтрация, детектирование оптических сигналов и т.д.)
2. Фотонные вычисления (новые типы процессоров)
3. Сенсорика (датчики физических величин – температуры, давления, вибраций, деформаций, угловой скорости; системы опроса датчиков и др.; лидары, радары)
2. Фотонные вычисления (новые типы процессоров)
3. Сенсорика (датчики физических величин – температуры, давления, вибраций, деформаций, угловой скорости; системы опроса датчиков и др.; лидары, радары)
4. Биология, медицина, сельское хозяйство (биосенсоры, лаборатория-на-чипе, оптическая когерентная томография, медицинские лазеры)
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