Можно с уверенностью сказать, что крупные компании заинтересованы в 3D-печатной электронике, по крайней мере, с точки зрения исследований и разработок. Однако это может быть несколько обыденным, учитывая то, что может быть в запасе в будущем, в частности, для будущих вычислений. Команда Nanoscribe считает, что мы почти достигли пределов возможностей традиционных микрочипов. Вместо этого, по словам генерального директора и соучредителя компании Мартина Херматшвейлера, оптическая обработка данных и оптические квантовые вычисления представляют собой то, что находится на горизонте.
«3D-печать микроэлектронных компонентов может упростить производственные процессы и обеспечить новую гибкость при проектировании схем. Это действительно умно. Однако возможности электроники по обработке данных, вероятно, скоро достигнут жестких пределов», — сказал Херматшвейлер. «Именно здесь вступает в игру оптическая обработка данных, а вскоре и оптические квантовые вычисления. Мы говорим о «вычислениях со скоростью света», которые требуют специализированных оптических структур в качестве высокоэффективных элементов оптической связи между рядом активных и пассивных оптических компонентов, включая лазеры или фотодиоды, волноводы, датчики на основе света, волокна, полные фотонные интегральные схемы (PIC) и промежуточные оптические модули».
Роль Nanoscribe в этой новой технологии заключается в производстве 3D-принтеров, способных производить продукцию в субмикронном масштабе. Система управляется процессом, называемым двухфотонной полимеризацией (2PP), в котором импульсный лазер используется для отверждения фотополимерной смолы для создания форм, во много раз меньших толщины человеческого волоса.
Благодаря 3D-принтеру Nanoscribe Quantum X align технология 2PP в настоящее время расширяется до 3D-печати тонких сложных структур на оптоэлектронных компонентах, что имеет значение для новой области фотонных вычислений.
Оптоэлектроника играет ключевую роль в бесчисленных аспектах современных устройств, от оптоволоконных кабелей, питающих Интернет, до цифровых экранов, которые наполняют нашу жизнь. Во всех этих приложениях способность производить точные прозрачные оптические компоненты с высокой точностью формы имеет решающее значение. Тем не менее, производство этих деталей и размещение их в электронике является дорогостоящим и трудоемким процессом.
В частности, фотонные интегральные схемы (PIC) могут иметь важное значение для дальнейшей оптимизации наших устройств за счет сокращения внутренней обработки данных. 2PP может сыграть роль в этой миниатюризации за счет 3D-печати оптических элементов непосредственно на PIC. Например, в одном случае 2PP использовался для 3D-печати микроскопических деталей для соединения нескольких волокон с чипом. В другом случаена 3D-принтере были напечатаны воронки, чтобы направлять свет в оптическое волокно.
«С помощью нового Quantum X align мы печатаем идеально выровненные микрооптические структуры непосредственно на активные и пассивные компоненты, такие как волокна и чипы, тем самым снижая потери при переходе. В будущем сборки фотоники дорогостоящее активное выравнивание компонентов и сборок будет заменено упорядоченной 3D-печатью и процессами захвата и размещения с меньшей точностью», — пояснил Херматшвейлер.
Идея 3D-печати крошечных элементов в специальных схемах может показаться довольно абстрактной, но последствия могут напрямую повлиять на нашу жизнь. Одним из примеров является проект HandheldOCT, возглавляемый Венским медицинским университетом и частично финансируемый Европейским союзом. Вместе группа исследователей из университетов, институтов и компаний, в том числе Nanoscribe, разрабатывают портативное устройство обработки изображений, основанное на недорогих миниатюрных PIC.
В случае успеха проект может использовать портативные устройства для диагностики и мониторинга лечения таких основных причин слепоты во всем мире: глаукомы, диабетической ретинопатии и возрастной дегенерации желтого пятна. Ключом к технологии будет использование оптических элементов 2PP для 3D-печати для фотонных чипов, используемых в устройстве HandheldOCT. Это всего лишь один пример способности фотоники миниатюризировать сенсорные устройства. Когда-то применимый здесь, он может быть расширен до ряда мобильных диагностических инструментов.
Оптические вычисления и 3D-печать в этом зарождающемся секторе еще только начинаются, но партнер Nanoscribe, компания PHIX B.V. Photonics Assembly, предлагает услуги по сборке оптических волокон с использованием новой машины Nanoscribe Quantum X align.