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      如果要用光學(xué)設(shè)備替換電子設(shè)備 將需要這種特性
      
			
      
				2019-07-05 08:53:44
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      杜克大學(xué)的工程師們已經(jīng)展示了一種可以在尖角周?chē)龑?dǎo)光子的設(shè)備，幾乎沒(méi)有由于反向散射造成的損失，這是一種關(guān)鍵性能，如果要用光學(xué)設(shè)備替換電子設(shè)備，將需要這種特性。
      

      結(jié)果是通過(guò)建立在拓?fù)浣^緣體概念上的光子晶體實(shí)現(xiàn)的，該拓?fù)浣^緣體在2016年獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。通過(guò)仔細(xì)控制晶格的幾何形狀，研究人員可以防止光線穿過(guò)其內(nèi)部，同時(shí)沿著其表面完美傳輸。
      

      如果要用光學(xué)設(shè)備替換電子設(shè)備 將需要這種特性
      

      通過(guò)這些概念，盡管設(shè)備比以前的設(shè)計(jì)小得多，但該設(shè)備在角落周?chē)鷮?shí)現(xiàn)了近乎完美的透射率。
      

      半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)估計(jì)，電子設(shè)備的數(shù)量增長(zhǎng)如此之快，到2040年，全世界都沒(méi)有足夠的電力來(lái)運(yùn)行它們。一種可能的解決方案是轉(zhuǎn)向無(wú)質(zhì)量光子來(lái)代替當(dāng)前用于傳輸數(shù)據(jù)的電子。除了節(jié)省能量，光子系統(tǒng)還承諾更快，并具有更高的帶寬。
      

      光子已經(jīng)在一些應(yīng)用中使用，例如片上光子通信。然而，當(dāng)前技術(shù)的一個(gè)缺點(diǎn)是這種系統(tǒng)不能有效地轉(zhuǎn)動(dòng)或彎曲光。但是，對(duì)于光子永遠(yuǎn)取代微芯片中的電子，在微觀空間中繞角行進(jìn)是必要的。
      

      “設(shè)備越小越好，但當(dāng)然我們也在盡量減少損失，”杜克大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程博士后Wiktor Walasik說(shuō)。“有很多人致力于使全光學(xué)計(jì)算系統(tǒng)成為可能。我們還沒(méi)有，但我認(rèn)為這是我們的目標(biāo)。”
      

      之前的演示也顯示了在拐角處引導(dǎo)光子時(shí)的小損失，但是新的Duke研究在長(zhǎng)度僅為35微米，寬度為5.5微米的矩形器件上進(jìn)行，比先前演示的基于環(huán)形諧振器的器件小100倍。
      

      在11月12日在線發(fā)表在“ 自然納米技術(shù) ”雜志上的新研究中，研究人員利用電子束光刻技術(shù)制作了拓?fù)浣^緣體，并通過(guò)一系列急轉(zhuǎn)彎測(cè)量了透光率。該結(jié)果表明，每一輪只造成了幾個(gè)百分點(diǎn)的損失。
      

      “在傳統(tǒng)光子晶體的尖角周?chē)龑?dǎo)光線是可能的，但只能通過(guò)針對(duì)特定參數(shù)設(shè)置的長(zhǎng)期繁重工藝，”杜克電氣和計(jì)算機(jī)工程教授Natasha Litchinitser說(shuō)。“如果你在制作過(guò)程中犯了最微小的錯(cuò)誤，它就會(huì)失去很多你想要優(yōu)化的屬性。”
      

      “但是我們的設(shè)備無(wú)論其光子路徑的尺寸或幾何形狀都會(huì)起作用，光子傳輸受到拓?fù)浔Ｗo(hù)，”Litchinitser實(shí)驗(yàn)室的博士生，該論文的第一作者M(jìn)ikhail Shalaev補(bǔ)充道。“這意味著即使光子晶體結(jié)構(gòu)存在微小缺陷，波導(dǎo)仍能很好地工作。它對(duì)制造誤差不那么敏感。”
      

      研究人員指出，他們的設(shè)備還具有較大的工作帶寬，與現(xiàn)代半導(dǎo)體制造技術(shù)兼容，并且適用于目前用于電信的波長(zhǎng)。
      

      接下來(lái)，研究人員試圖使其波導(dǎo)動(dòng)態(tài)可調(diào)，以改變其操作帶寬。這將允許波導(dǎo)隨意打開(kāi)和關(guān)閉 - 全光學(xué)光子技術(shù)的另一個(gè)重要特征變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
      
			

			
        
      
			
      
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