南開聯(lián)手哈佛：“光子回路”有望取代“集成電路”
[導(dǎo)讀]電腦速度慢、手機(jī)待機(jī)時(shí)間短、最新的ｉｐａｄ４機(jī)體發(fā)熱嚴(yán)重……生活中，電子產(chǎn)品的這些問題隨處可見。近日，由南開大學(xué)信息技術(shù)科學(xué)學(xué)院教授、長江學(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
電腦速度慢、手機(jī)待機(jī)時(shí)間短、最新的ｉｐａｄ４機(jī)體發(fā)熱嚴(yán)重……生活中，電子產(chǎn)品的這些問題隨處可見。近日，由南開大學(xué)信息技術(shù)科學(xué)學(xué)院教授、長江學(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(gòu)偏振調(diào)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，有望解決上述問題。
據(jù)了解，傳統(tǒng)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(chǔ)密度和片上可集成度等能力，但受到納米尺寸的瓶頸限制，集成電子器件已開始受到制約。與微電子技術(shù)發(fā)展并行的另一門高新技術(shù)——光電子技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)集成光子回路、互聯(lián)光路、光計(jì)算等功能方面顯現(xiàn)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(xiàn)人們像操縱電子那樣操控光子。
表面等離激元（ＳＰＰｓ）是在金屬表面區(qū)域的一種自由電子和光子相互作用的形成的電磁模，經(jīng)常被稱為“能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)線傳輸光子”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(xiàn)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，通過一系列亞波長“人”字形微納金屬結(jié)構(gòu)，解決了目前入射光偏振態(tài)嚴(yán)重影響ＳＰＰｓ耦合效率以及ＳＰＰ傳播方向無法精確控制等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了ＳＰＰｓ的可重構(gòu)定向耦合新機(jī)制，該研究成果對微納光子芯片水平的ＳＰＰｓ產(chǎn)生、傳輸、調(diào)控、互聯(lián)與探測等應(yīng)用有重大積極推進(jìn)作用，為未來發(fā)展ＳＰＰｓ大規(guī)模光電子集成與互聯(lián)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。
在談到“光子回路”未來的應(yīng)用前景時(shí)，袁小聰說，近年來，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(yùn)行速度越快，集成度越高，能耗就越大，機(jī)體也容易發(fā)熱。以“光子芯片”取代傳統(tǒng)的“電子芯片”未來有廣泛的應(yīng)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出電子，也會(huì)滿足用戶對于電子產(chǎn)品運(yùn)行速度、待機(jī)時(shí)間等方面的需求。
據(jù)了解，傳統(tǒng)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(chǔ)密度和片上可集成度等能力，但受到納米尺寸的瓶頸限制，集成電子器件已開始受到制約。與微電子技術(shù)發(fā)展并行的另一門高新技術(shù)——光電子技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)集成光子回路、互聯(lián)光路、光計(jì)算等功能方面顯現(xiàn)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(xiàn)人們像操縱電子那樣操控光子。
表面等離激元（ＳＰＰｓ）是在金屬表面區(qū)域的一種自由電子和光子相互作用的形成的電磁模，經(jīng)常被稱為“能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)線傳輸光子”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(xiàn)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，通過一系列亞波長“人”字形微納金屬結(jié)構(gòu)，解決了目前入射光偏振態(tài)嚴(yán)重影響ＳＰＰｓ耦合效率以及ＳＰＰ傳播方向無法精確控制等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了ＳＰＰｓ的可重構(gòu)定向耦合新機(jī)制，該研究成果對微納光子芯片水平的ＳＰＰｓ產(chǎn)生、傳輸、調(diào)控、互聯(lián)與探測等應(yīng)用有重大積極推進(jìn)作用，為未來發(fā)展ＳＰＰｓ大規(guī)模光電子集成與互聯(lián)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。
在談到“光子回路”未來的應(yīng)用前景時(shí)，袁小聰說，近年來，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(yùn)行速度越快，集成度越高，能耗就越大，機(jī)體也容易發(fā)熱。以“光子芯片”取代傳統(tǒng)的“電子芯片”未來有廣泛的應(yīng)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出電子，也會(huì)滿足用戶對于電子產(chǎn)品運(yùn)行速度、待機(jī)時(shí)間等方面的需求。
下載文檔
