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比傳統(tǒng)元件尺寸小數(shù)千倍的光漩渦器件芯片問世

發(fā)布時間:2012-10-25 責(zé)任編輯:easonxu

【導(dǎo)讀】由英國、中國等四所大學(xué)研究團隊聯(lián)合課題組新發(fā)明的光漩渦器件芯片只有幾微米大,比傳統(tǒng)的元件尺寸小數(shù)千倍,并且能夠大規(guī)模、低成本制作,將被廣泛應(yīng)用于通信、傳感和微粒操控等領(lǐng)域。
 


在硅基光波導(dǎo)芯片上首次集成“漩渦光束”發(fā)射器件陣列,使人們在小尺寸的發(fā)射器件也能夠大量地制造出“龍卷風(fēng)狀”的漩渦光束,這使得科學(xué)界一直在探索的量子計算機有了實現(xiàn)的可能這是最新一期《科學(xué)》雜志及其期刊網(wǎng)站主頁作為封面報道的科研成果。這項開創(chuàng)性研究成果,是復(fù)旦大學(xué)信息學(xué)院通信系、ASIC國家重點實驗室博士生朱江波參與其導(dǎo)師復(fù)旦大學(xué)長江講座教授余思遠教授領(lǐng)導(dǎo)的,英國、中國四所大學(xué)研究團隊合作進行的一項集成光子學(xué)方面課題獲得的。

人類自古以來就研究光,大多數(shù)人心目中的光有直射和折射的特點,但是在1992年,荷蘭萊頓大學(xué)發(fā)現(xiàn)了漩渦光束,這成為古老光科學(xué)的最新發(fā)展。漩渦光束有很多奇妙的性質(zhì):與傳統(tǒng)概念相悖,在漩渦光束中,光線不是直線傳播,而是以螺旋線方式在一個空心的圓錐形光束中傳播。因此這種光束看起來很像一個漩渦或者龍卷風(fēng),其中的光線可以向左或向右扭轉(zhuǎn)。這些特殊性質(zhì)在光通信技術(shù)、量子信息技術(shù)、傳感、成像、微納操控技術(shù)、芯片等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

據(jù)介紹,當(dāng)這些光與物質(zhì)相互作用時,可以在物質(zhì)上保持一個扭矩力,因此它能被用作“光學(xué)扳手”,對微?;蛞旱芜M行旋轉(zhuǎn)和囚禁。不同程度的扭曲也可用來傳輸信息,并增加光學(xué)通信線路的容量。此外,利用這些光進行成像和傳感的應(yīng)用也在研發(fā)之中。

漩渦光束發(fā)現(xiàn)20年來,傳統(tǒng)上一直用各種體光學(xué)元件來產(chǎn)生這種光束,但對于很多應(yīng)用,特別在很小區(qū)域內(nèi)需要大量漩渦光束的情況下,則非常不方便。

此次聯(lián)合課題組發(fā)明的新發(fā)射器只有幾微米大,比傳統(tǒng)的元件尺寸要小數(shù)千倍。它們以硅光波導(dǎo)為基礎(chǔ),可以利用標(biāo)準(zhǔn)的集成電路制造技術(shù)制成。這種集成設(shè)備和系統(tǒng)能夠開拓有關(guān)光學(xué)漩渦的全新應(yīng)用:其能輕易地互相連接,形成光子集成電路中復(fù)雜的大型陣列,并被用于通信、傳感和微粒操控等領(lǐng)域。這一突破將使得人們能夠大規(guī)模、低成本制作光漩渦器件芯片,從而開發(fā)出原來不可能實現(xiàn)的許多全新應(yīng)用。

 

 

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