“光子芯片”或將取代“電子芯片”

　　電腦速度慢、手機待機時(shí)間短、最新的ipad4機體發(fā)熱嚴重……生活中，電子產(chǎn)品的這些問(wèn)題隨處可見(jiàn)。近日，由南開(kāi)大學(xué)信息技術(shù)科學(xué)學(xué)院教授、長(cháng)江學(xué)者袁小聰帶領(lǐng)的課題組與美國哈佛大學(xué)卡帕索(Capasso)教授課題組合作，在國際科技期刊《科學(xué)》(Science)上發(fā)表了題目為《可重構偏振調控型表面等離激元定向耦合》的文章，在“光子回路”取代“集成電路”領(lǐng)域取得了重大突破，有望解決上述問(wèn)題。

　　據了解，傳統微電子技術(shù)的特點(diǎn)是依靠集成電子器件提供更高的信息處理速度、存儲密度和片上可集成度等能力，但受到納米尺寸的瓶頸限制，集成電子器件已開(kāi)始受到制約。與微電子技術(shù)發(fā)展并行的另一門(mén)高新技術(shù)——光電子技術(shù)，在實(shí)現集成光子回路、互聯(lián)光路、光計算等功能方面顯現出巨大的潛力和優(yōu)勢，有可能是取代“集成電路”的新一代信息技術(shù)的重要支柱，該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是如何在納米尺寸高度集成的芯片上實(shí)現人們像操縱電子那樣操控光子。

　　“硅光子”芯片

　　表面等離激元(SPPs)是在金屬表面區域的一種自由電子和光子相互作用的形成的電磁模，經(jīng)常被稱(chēng)為“能夠實(shí)現導線(xiàn)傳輸光子”的信息載體，它在發(fā)展新一代光電子集成技術(shù)中發(fā)揮重要作用，但怎樣在納米尺寸的芯片上實(shí)現SPPs的“傳輸控制”是該領(lǐng)域的一個(gè)國際研究熱點(diǎn)。

　　袁小聰在文章中提出了一種全新的SPPs耦合方式，通過(guò)一系列亞波長(cháng)“人”字形微納金屬結構，解決了目前入射光偏振態(tài)嚴重影響SPPs耦合效率以及SPP傳播方向無(wú)法精確控制等技術(shù)難題，實(shí)現了SPPs的可重構定向耦合新機制，該研究成果對微納光子芯片水平的SPPs產(chǎn)生、傳輸、調控、互聯(lián)與探測等應用有重大積極推進(jìn)作用，為未來(lái)發(fā)展SPPs大規模光電子集成與互聯(lián)技術(shù)奠定了基礎。

　　在談到“光子回路”未來(lái)的應用前景時(shí)，袁小聰說(shuō)，近年來(lái)，如何讓“光子回路”代替“集成電路”成為光學(xué)研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)和難點(diǎn)。電子產(chǎn)品的芯片運行速度越快，集成度越高，能耗就越大，機體也容易發(fā)熱。以“光子芯片”取代傳統的“電子芯片”未來(lái)有廣泛的應用前景。一方面，“光子芯片”對于降低能耗、減少污染有很大幫助;另一方面，由于光子傳播速度遠遠超出電子，也會(huì )滿(mǎn)足用戶(hù)對于電子產(chǎn)品運行速度、待機時(shí)間等方面的需求。