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    長期保留光的方法被證明 可用于研制光子計算機
    s4energysolutions.com?2014-12-12 17:34:53? ?來源:    我來說兩句

    科技日報訊 (記者常麗君)最近,美國加利福尼亞大學(UC)圣地亞哥分校工程師證明了一種有效捕獲光的新方法,利用一種由矩形金屬波導和光散射陶瓷組成的超材料設備,能使光停住并長時間保留在光腔中。這項研究攻克了當前納米光學中一個重要難題,研究人員正在尋找捕獲光的方法,用光作光學計算線路和微型開關等設備。相關論文發(fā)表在最近的《物理評論快報B輯》上。

    “因為電子線路相對較慢,未來的目標是造出能用光而不是電子來執(zhí)行各種運算的計算機。據(jù)我們預期,光學計算機將比電子計算機的速度快3到4個數(shù)量級?!痹撔Q鸥鞑脊こ虒W院電學與計算機工程副教授波巴卡·坎特說,“但要做到這一點,我們必須要讓光停止,并把它存在某個腔洞里很長時間。”

    研究人員利用了一種叫做光連續(xù)區(qū)束縛態(tài)(BIC)的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象最初發(fā)現(xiàn)于量子波力學研究的早期。要讓光減慢甚至在某個地方停下來,要靠光腔來捕獲光,就像把聲音捕獲到一個腔洞里。波在腔洞壁連續(xù)地反射,只要有任何孔洞都會設法逃逸,而目前大部分的光腔都有不少漏洞。光腔保留光的能力由質(zhì)量指標Q來衡量,Q值越高,泄漏的光就越少。

    坎特和博士后研究員托馬斯·萊貝特圍繞光泄漏問題尋找到解決方法。據(jù)物理學家組織網(wǎng)12月11日(北京時間)報道,他們設計了一種超材料BIC設備,由矩形金屬波導和光散射陶瓷組成。這種BIC光腔并非限制光逃逸孔洞的大小和數(shù)量,而是能對光波產(chǎn)生相消干涉。雖然允許光逃逸,但經(jīng)不同通道逃逸的諸多波會彼此抵消。“簡言之,BIC能提高光腔Q值。”研究人員說。

    還有其他科學家在探索利用BIC捕獲光,但制造光腔用的材料如光子晶體相對較大,還要設計得與同波長的光成比例??蔡卣f,他們的這種新設備,標志著人們第一次在超材料中觀察到BIC現(xiàn)象,這種材料包含的腔洞更小?!叭绻阆朐谖磥碓斐鼍o密的光子設備,就要能在亞波長系統(tǒng)中存儲光?!?/p>

    而且早期研究中只報告觀察到一個BIC,萊貝特和坎特觀察到了多個束縛態(tài),使光捕獲更加穩(wěn)定,不易受外界干擾。

    研究人員指出,通過BIC捕獲光還有許多其他應用,不止在光線路和數(shù)據(jù)存儲方面。由于這種系統(tǒng)能長時間保留光,就可能增強光與物質(zhì)之間特定的非線性相互作用,這類作用在生物傳感器、緊密太陽能電池中非常重要。

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