В области телекоммуникаций программируемая интегральная фотоника может быть использована для реализации ряда функций обработки сигналов. Например, для создания преобразователей произвольных мод, устройств сопряжения с волоконно-оптическими сетями и широкополосных коммутаторов. Эти устройства также могут стать основой для компьютерных соединений.

В области сенсорики программируемая интегральная фотоника может привести к созданию общего класса программируемых измерительных устройств. Они могут быть успешно интегрированы в качестве составных элементов в будущий Интернет вещей

Вот несколько преимуществ фотонных микросхем по сравнению с кремниевыми микросхемами:

Высокая скорость передачи данных: Интегральная фотоника позволяет передавать данные на гораздо большие расстояния и со значительно более высокой скоростью, чем кремниевые микросхемы. Это особенно полезно для коммуникаций на большие расстояния или при работе с огромными объемами данных.

Низкое потребление энергии: Поскольку световые сигналы имеют намного меньшую диссипацию энергии по сравнению с электрическими, фотонные микросхемы потребляет гораздо меньше энергии при выполнении вычислений или передаче данных. Это может быть особенно важным для устройств, работающих от батарей или требующих минимального потребления энергии.

Большая пропускная способность: фотонные микросхемы обеспечивает большую пропускную способность данных, что означает возможность передавать и обрабатывать гораздо большие объемы информации одновременно. Это особенно полезно в сферах высокоскоростной связи, облачных вычислений и научных исследований.

Меньше электромагнитных помех: Световые сигналы не подвержены электрическим или магнитным помехам, которые могут возникать в кремниевых микросхемах. Это позволяет более надежно передавать данные без потерь или искажений из-за воздействия внешних факторов.

Использование новых материалов: Интегральная фотоника открывает двери для использования новых материалов со свойствами оптики, таких как наночастицы или квантовые точки. Это может привести к развитию более компактных устройств с расширенными функциональными возможностями.

В целом, интегральная фотоника представляет собой перспективную технологию со значительными преимуществами в компактности, скорости передачи данных и широких возможностей применения.

Актуальное состояние и ближайшие перспективы

Международная исследовательская группа под руководством профессора Павлоса Лагудакиса из лаборатории гибридной фотоники Сколтеха создала чрезвычайно энергоэффективный оптический переключатель, который не требует охлаждения и демонстрирует скорость около 1 триллиона операций в секунду, что примерно в 100-1000 раз быстрее современных высококачественных коммерческих транзисторов.

Фотонные транзисторы имеют потенциал быть значительно более эффективными и быстрыми по сравнению с традиционными коммерческими транзисторами. Это связано с использованием фотопроводимости и контролем пропускания света для управления потоком носителей заряда.

Хотя путь предстоит долгий, но перспективы фотоники выглядит многообещающе. По сути, фотоника представляет собой аналог электроники, только вместо электронов используются кванты электромагнитного поля – фотоны.

Процессы в фотонных микросхемах проходят с существенно меньшим энергопотреблением, а значит бо́льшим потенциалом миниатюризации.

Новый фотонный переключатель может выступать в роли транзистора или устройства передачи данных на оптических каналах связи (на порядок увеличивая пропускную способность канала). Он также может служить в качестве усилителя, повышая интенсивность входящего лазерного луча в 23 000 раз, сказано в научной работе.