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盘点:2013年光通信领域科学前沿技术

2013-12-11 09:17来源:OFweek光通讯网关键词:光通信光纤传输光互联收藏点赞

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南开联手哈佛:为光电子集成与互联技术发展奠定基础

在手机、电脑、网络等现代社会信息化技术飞速发展的今天,以微电子技术为基础的电子信息技术引发了一场改变人类生活和工作的信息化革命,其特点是依靠集成电子器件提供更高的信息处理速度、存储密度和片上可集成度等能力,但受到纳米尺寸的瓶颈限制,集成电子器件已开始受到制约。与微电子技术发展并行的另一门高新技术-光电子技术,在实现集成光子回路、互联光路、光计算等功能方面显现出巨大的潜力和优势,有可能是取代“集成电路”的新一代信息技术的重要支柱,该技术的关键点是如何在纳米尺寸高度集成的芯片上实现人们像操纵电子那样操控光子。

表面等离激元(SPPs)是在金属表面区域的一种自由电子和光子相互作用的形成的电磁模,经常被称为“能够实现导线传输光子”的信息载体,它在发展新一代光电子集成技术中发挥重要作用,但怎样在纳米尺寸的芯片上实现SPPs的“传输控制”是该领域的一个国际研究热点。

4月19日,由南开大学信息技术科学学院教授、长江学者袁小聪带领的新加坡南洋理工大学课题组与美国哈佛大学Capasso教授课题组合作,在国际顶级刊物Science(科学)上发表了题目为“可重构偏振调控型表面等离激元定向耦合”的文章,解决了SPPs在芯片上传输过程中的“交通控制”问题。

文章提出了一种全新的SPPs耦合方式,通过一系列亚波长“人”字型微纳金属结构,解决了目前入射光偏振态严重影响SPPs耦合效率以及SPP传播方向无法精确控制等技术难题,实现了SPPs的可重构定向耦合新机制,该研究成果对微纳光子芯片水平的SPPs产生、传输、调控、互联与探测等应用有重大积极推进作用,为未来发展SPPs大规模光电子集成与互联技术奠定了基础。

袁小聪教授谈到,信息时代的计算机按照“摩尔定律”飞速发展,但是近年来该定律越来越受到纳米尺寸极限的挑战,而且随着集成电路中线路密度的增加,其复杂性和差错率也将呈指数增长,同时能耗、散热也越大,因此人们热切寻求集成电路的替代方案。集成光子回路将会用“光子芯片”取代传统的“电子芯片”,具有传输速度快、能耗低等优点。经过广大研究人员的努力,现今集成光子技术已初步取得一些结果,并应用于光通信、光网络等,未来的“光子芯片”将成为构成整个“光互联世界”王冠上一颗璀璨的明珠,真正实现高处理速度、高存储密度、高集成度、低能耗的新一代信息技术。

荷法科学家研发新型光开关 速率提高350倍

当前,普通电子开关的工作频率为4 GHz,荷兰特温特大学和法国纳米科学与低温工程研究所的科学家开发出了一种半导体平面微腔开关,实现了1.4 THz的重复率开启和关闭操作,速率提高了350倍,相关成果发表在Opt. Lett. 38, 374。

研究人员在砷化镓和砷化铝层中构造了空腔,并使用1284.1 nm的探测光测量其谐振频率。

实验中,研究小组使用两个由近红外钛宝石激光抽运的光参量放大器,将探测光束和触发光束射入微腔中。触发光束产生电克尔效应,在亚皮秒时间尺度上,改变了空腔材料的折射率。研究人员将触发光束的波长延长到2400 nm,以减少空腔内的双光子吸收。据估计,空腔只吸收了百万分之一的入射光。

据作者所言,空腔存储时间大约为300 fs,决定了开关速率的基本“速率限制”,这种现象不依赖于微腔的几何结构。

除了超快片上光子调制,这种新型开关可能会应用于空腔量子电动力学的基础研究,并且,有可能大大提高未来通信系统甚至量子计算机的运行速率。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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