電腦速度慢、手機(jī)待機(jī)時間短、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)，在實現(xiàn)集成光子回路、互聯(lián)光路、光計算等功能方面顯現(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)鍵點是如何在納米尺寸高度集成的芯片上實現(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現(xiàn)SPPs的“傳輸控制”是該領(lǐng)域的一個國際研究熱點。

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，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)域的一大熱點和難點。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(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，也會滿足用戶對于電子產(chǎn)品運行速度、待機(jī)時間等方面的需求。