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新型纳米光学开关问世:光子能自由转向,并在20亿分之一秒内在芯片间通行

光电子技术是由光子技术和电子技术相结合而形成的一门新技术,电子处理和光通信的协同作用推动了信息技术数十年的蓬勃发展,并成为信息和通信产业的核心技术,被广泛应用于光通信、光电显示、半导体照明、光存储、激光器等多个应用领域。

在高性能的光纤系统中,集成光子学变得越来越重要,但也面临着一些瓶颈。

例如,远程通信系统以电子方式处理信号,并将信号转换为光进行传输,光子以光速传播的性质非常适合通信,但是在信号格式之间进行转换对于本地传输是很麻烦的。另外,由于光子比电子大得多,而且相互作用弱,必须要用高压进行重定向。所以光学开关体积大,需要很高的功率才能将其融入集成光子学中。

视频 | 纳米级别里重定向光(来源:YouTube)

最近发表在 Science 杂志上的一项研究提出了新的光学开关的思路,美国国家标准与技术研究院 (NIST) 研究员 Christian Haffner 领导了这项研究。研究人员开发出一种混合纳米电光开关,仅有 10 平方微米大小,1 伏电压就可使其运行。它能在集成光电子中实现与 CMOS(互补金属氧化物半导体)硅电子相兼容,光能在 20 亿分之一秒内在芯片间通行。

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