تخيلوا مراكز البيانات في المستقبل حيث يتم معالجة المعلومات بسرعة الضوء من خلال بلورات مجهرية بدلاً من المكونات الإلكترونيةأصبحت ملموسة من خلال تكنولوجيا الكريستال الفوتونيمع اقتراب تكنولوجيا CMOS من حدودها المادية، يظهر التكامل البصري الإلكتروني كحل حاسم لكسر الحواجز الحالية للأداء.
متاهة الضوء المجهرية: كيف تعمل البلورات الفوتونية
البلورات الفوتونية هي مواد مصممة بشكل مصطنع مع تغيرات دورية في مؤشر الانكسارالحصر الفوتونات داخل المساحات المجهرية لتعزيز بشكل كبير التفاعلات بين الضوء والموادتعمل بشكل أساسي كمتاهات بصرية على نطاق نانوي، هذه البلورات يمكن أن تتلاعب بدقة مسارات الضوء من خلال تصميم هيكلي متطور.
يتم تصنيعها باستخدام تقنيات التصنيع النانوية المتقدمة على الركائز شبه الموصلة ، والبلورات الفوتونية تحقيق العديد من الظواهر البصرية من خلال ضبط دقيق لهياكلها الدورية:
هذه الخصائص الفريدة تضع البلورات الفوتونية كعناصر تحويلية لتصغير أجهزة الذاكرة البصرية وتقليل استهلاك الطاقة في الدوائر المتكاملة الفوتونية.
تشبيه الكريستال: من الإلكترونات إلى الفوتونات
مصطلح "البلور الفوتوني" يستلهم مباشرة من الفيزياء الصلبةالترتيبات الذرية الدورية تخلق حقول محتملة دورية تحدد الخصائص الإلكترونية، تصنيع الموصلات، العازلات، وشرائح الموصلات.
هذا المبدأ الأساسي يمتد إلى الفوتونيات: تماماً كما تتفاعل موجات الإلكترونات مع الدورية على المستوى الذري،الموجات الضوئية تتفاعل مع الهياكل الاصطناعية التي تتطابق دورتها مع الأطوال الموجية البصرية (عادة 200-400 نانومتر)من خلال هندسة هذه الأبعاد، تتحقق البلورات الفوتونية من خصائص بصرية مستحيلة في المواد الطبيعية، بما في ذلك المواد الفوتونية الكاملة التي تمنع ترددات ضوئية محددة.
ما وراء نظام CMOS: ضرورة التكامل البصري الإلكتروني
مع زيادة متطلبات الحوسبة بشكل كبير، تواجه تكنولوجيا CMOS التقليدية عقبات لا يمكن تجاوزها. في حين أن قانون مور قاد عقود من التقدم،تصغير الترانزستورات الآن يقترب من حدود النطاق الذري، مما يخلق اختناقات في السرعة وكفاءة الطاقة.
تتطلب التطبيقات الناشئة من المركبات المستقلة إلى أنظمة التنبؤ بالكوارثمعالجة ذات فترة تأخير منخفضة للغاية لا تستطيع الإلكترونيات التقليدية تقديمها.الحل يكمن في التكامل البصري الإلكتروني السلس، يجمع بين سرعة الفوتونات وكفاءتها مع قدرة الإلكترونات على الحساب.
اختراقات NTT الفوتونية: تمهيد الطريق للاندماج
وقد مكنت التقدم في تصنيع أشباه الموصلات من التطوير السريع للكريستالات الفوتونية. وقد أسفرت أبحاث NTT على مدى عقدين من الزمن عن الابتكارات الحاسمة:
هذه الإنجازات تمكن الدوائر الفوتونية الإلكترونية مع سرعة غير مسبوقة وكفاءة الطاقة، وربما ثورة في هندسة الحوسبة.
رؤية IOWN: مستقبل يتكون من جميع أجهزة الفوتونيك
مبادرة الشبكة البصرية واللاسلكية المبتكرة (IOWN) لشركة NTT تحدد خارطة طريق 2030 للبنية التحتية الفوتونية.نظام بصري من نهاية إلى نهاية واعد:
من خلال دمج الفوتونيات في أنظمة الحوسبة والذاكرة، يمكن لهذا الإطار أن يحول بشكل أساسي نماذج معالجة المعلومات،أنظمة بيئية تكنولوجية أكثر استدامة.
تخيلوا مراكز البيانات في المستقبل حيث يتم معالجة المعلومات بسرعة الضوء من خلال بلورات مجهرية بدلاً من المكونات الإلكترونيةأصبحت ملموسة من خلال تكنولوجيا الكريستال الفوتونيمع اقتراب تكنولوجيا CMOS من حدودها المادية، يظهر التكامل البصري الإلكتروني كحل حاسم لكسر الحواجز الحالية للأداء.
متاهة الضوء المجهرية: كيف تعمل البلورات الفوتونية
البلورات الفوتونية هي مواد مصممة بشكل مصطنع مع تغيرات دورية في مؤشر الانكسارالحصر الفوتونات داخل المساحات المجهرية لتعزيز بشكل كبير التفاعلات بين الضوء والموادتعمل بشكل أساسي كمتاهات بصرية على نطاق نانوي، هذه البلورات يمكن أن تتلاعب بدقة مسارات الضوء من خلال تصميم هيكلي متطور.
يتم تصنيعها باستخدام تقنيات التصنيع النانوية المتقدمة على الركائز شبه الموصلة ، والبلورات الفوتونية تحقيق العديد من الظواهر البصرية من خلال ضبط دقيق لهياكلها الدورية:
هذه الخصائص الفريدة تضع البلورات الفوتونية كعناصر تحويلية لتصغير أجهزة الذاكرة البصرية وتقليل استهلاك الطاقة في الدوائر المتكاملة الفوتونية.
تشبيه الكريستال: من الإلكترونات إلى الفوتونات
مصطلح "البلور الفوتوني" يستلهم مباشرة من الفيزياء الصلبةالترتيبات الذرية الدورية تخلق حقول محتملة دورية تحدد الخصائص الإلكترونية، تصنيع الموصلات، العازلات، وشرائح الموصلات.
هذا المبدأ الأساسي يمتد إلى الفوتونيات: تماماً كما تتفاعل موجات الإلكترونات مع الدورية على المستوى الذري،الموجات الضوئية تتفاعل مع الهياكل الاصطناعية التي تتطابق دورتها مع الأطوال الموجية البصرية (عادة 200-400 نانومتر)من خلال هندسة هذه الأبعاد، تتحقق البلورات الفوتونية من خصائص بصرية مستحيلة في المواد الطبيعية، بما في ذلك المواد الفوتونية الكاملة التي تمنع ترددات ضوئية محددة.
ما وراء نظام CMOS: ضرورة التكامل البصري الإلكتروني
مع زيادة متطلبات الحوسبة بشكل كبير، تواجه تكنولوجيا CMOS التقليدية عقبات لا يمكن تجاوزها. في حين أن قانون مور قاد عقود من التقدم،تصغير الترانزستورات الآن يقترب من حدود النطاق الذري، مما يخلق اختناقات في السرعة وكفاءة الطاقة.
تتطلب التطبيقات الناشئة من المركبات المستقلة إلى أنظمة التنبؤ بالكوارثمعالجة ذات فترة تأخير منخفضة للغاية لا تستطيع الإلكترونيات التقليدية تقديمها.الحل يكمن في التكامل البصري الإلكتروني السلس، يجمع بين سرعة الفوتونات وكفاءتها مع قدرة الإلكترونات على الحساب.
اختراقات NTT الفوتونية: تمهيد الطريق للاندماج
وقد مكنت التقدم في تصنيع أشباه الموصلات من التطوير السريع للكريستالات الفوتونية. وقد أسفرت أبحاث NTT على مدى عقدين من الزمن عن الابتكارات الحاسمة:
هذه الإنجازات تمكن الدوائر الفوتونية الإلكترونية مع سرعة غير مسبوقة وكفاءة الطاقة، وربما ثورة في هندسة الحوسبة.
رؤية IOWN: مستقبل يتكون من جميع أجهزة الفوتونيك
مبادرة الشبكة البصرية واللاسلكية المبتكرة (IOWN) لشركة NTT تحدد خارطة طريق 2030 للبنية التحتية الفوتونية.نظام بصري من نهاية إلى نهاية واعد:
من خلال دمج الفوتونيات في أنظمة الحوسبة والذاكرة، يمكن لهذا الإطار أن يحول بشكل أساسي نماذج معالجة المعلومات،أنظمة بيئية تكنولوجية أكثر استدامة.
