Очень важным направлением миниатюризации фотонных устройств и их интеграции в сложные системы является использование так называемых фотонных кристаллов. Они представляют собой искусственно создаваемые периодические наноструктуры, сформированные таким образом, что в них электромагнитные волны некоторых частот (или даже диапазонов частот) не могут распространяться вообще, независимо от направления. Например, на основе планарных фотонных кристаллов можно создать миниатюрный и очень эффективный нанорезонатор, позволяющий локализовать мощные электромагнитные поля в очень малых объемах в течение длительного времени. Более того, на основе фотонных кристаллов могут быть созданы резонаторы, позволяющие «концентрировать» свет в воздухе, что делает такие устройства весьма перспективным инструментом изучения процессов взаимодействия между светом и веществом в нанометровом масштабе. Изготовление и исследование свойств наноразмерных оптических резонаторов сейчас является одним из самых интересных и перспективных направлений развития фотоники, представляющим большую практическую и научную ценность.
Например, очень интересным представляется использование фотонных устройств для создания биодатчиков новых типов. Метод основан на том, что, помещая микродозы органических веществ в описанные выше резонаторы и подвергая эти образцы воздействию очень мощных электрических и оптических воздействий, можно получить для этих веществ так называемые оптические сигнатуры (зависимости параметров выходного сигнала от длины резонатора). Вследствие малых размеров резонаторов такой подход теоретически позволяет создать принципиально новые интегральные спектроскопические системы (например, объединить на одном чипе все возможности рамановской спектроскопии). Кроме того, следует отметить, что высокая добротность нанорезонаторов в фотонных кристаллах (коэффициент Q в них часто имеет значения > 10000), в сочетании с их исключительно малыми размерами (около 5 мкм), делают такие кристаллы самым перспективным материалом для разработок разнообразных мультиплексных устройств в системах уплотнения и переработки оптических сигналов.
В заключение можно констатировать, что в настоящее время микроэлектронная промышленность (составляющая весьма важный сектор экономики США в целом) переживает большие трудности, связанные с тем, что существующие технологии исчерпали физические пределы возможного использования КМОП-структур, лежащих в основе полупроводникового производства. Долгие годы и даже десятилетия своеобразным «метрономом и компасом» развития микроэлектронной промышленности служил знаменитый закон Мура, однако сейчас развитие соответствует плато на S-образной кривой роста, так что ближайшее десятилетие будет характеризоваться лишь незначительными улучшениями качества продукции, а не непрерывным ростом качества и эффективности. Возможно, что впоследствии, после периода некоторого замедления темпов развития, будут разработаны новые методы и технологии (к которым в первую очередь следует отнести фотонику и создание новой, так называемой ошибкоустойчивой архитектуры), позволяющие микроэлектронике по-прежнему развиваться по экспоненте закона Мура.
