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光集成電路尺寸難題有望破解

    科技日報北京4月23日電 （記者 聶翠蓉）據美國電氣與電子工程師協(xié)會(huì )（IEEE）網(wǎng)站近日報道，哥倫比亞大學(xué)研究人員研制出迄今最小光學(xué)集成電路，其能在很寬的波長(cháng)范圍內表現出高性能水平，有望徹底改變光通信和光信號處理等關(guān)鍵技術(shù)。該突破性成果發(fā)表在近日出版的《自然·納米技術(shù)》雜志上。

    將光集成電路縮小到現有計算機芯片中集成電路的尺寸，是科學(xué)界一直試圖攻克的難題，但他們始終無(wú)法將各種波長(cháng)的光壓縮在一起。而哥倫比亞大學(xué)研發(fā)的光集成電路，是一種波導模式轉換裝置，其內“模分復用”技術(shù)能在芯片上加入更多的光通信通道。“效果就像大橋上突然增加了幾倍的交通容量，或足球場(chǎng)能神奇地容納多支球隊同時(shí)訓練。”論文共同作者、哥倫比亞大學(xué)副教授于南方（音譯）說(shuō)。

    新模式轉換器首次將集成電路尺寸縮小到光波長(cháng)的1.7倍，而之前同類(lèi)裝置都是光波長(cháng)的幾倍到幾百倍，并且它能在很寬的波長(cháng)范圍內將輸入波導模式轉變成輸出波導模式。

    取得這些前所未有性能的關(guān)鍵是，研究人員將一種超表面結構集成到了光學(xué)波導上。超表面結構是一類(lèi)厚度小于波長(cháng)的二維超薄材料，可實(shí)現對光傳播模式的靈活有效調控。這次所用的超表面結構由許多納米天線(xiàn)按亞波長(cháng)間隔排列而成，能吸收波導最里面的光，調節吸收光的性能后再將其返回波導中。由于納米天線(xiàn)排列緊密，從而可在不到兩倍波長(cháng)的距離內實(shí)現波導模式轉換。

    于南方表示，他們計劃進(jìn)一步改進(jìn)模分復用系統，同時(shí)使用更加靈活的光學(xué)材料，以更有效地調控波導內光的傳播。