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[通信世界网]IBM科学家利用“慢速光”实现光通信(2005-11-15 01:11:38)

    IBM日前宣布该公司的研究人员已经制造出一种微型器件,向最终实现以光取代电流来连接电子器件迈出了一大步,为大幅度提高计算机和其它电子设备性能提供了可能性。

    在11月出版的《自然》杂志上,IBM科学家表示通过引导光穿过一个精心设计的被称为“光子晶体波导管”的多孔硅通道,成功地将光速降低到不到正常速度的三百分之一。此外,只需通过为波导管加上一个电压,这一设备的独特设计还能够在很大的范围内轻松改变光的速度。

    研究人员多年以前就已经知道如何在实验室环境中大大降低光的速度,但这是第一次在一块硅芯片上,通过使用标准的微米电子和纳米电子制造技术来主动控制光速。这一设备具有小型化特点,使用标准半导体材料,并能对这种“慢速光”进行精密的控制,所有这些特征使该技术可用于制造极其紧凑的光通信电路,集成到计算机系统之中也将成为可能。

    IBM研究中心负责科学和技术的副总裁T.C.Chen表示:“这一成果是我们不断努力突破科学极限的结晶。我们一直在探索可提升IBM系统和存储产品的新技术。我们相信这不仅会给客户带来真正的价值,帮助他们依靠高科技产品改进业务;而且也包括最终受益的客户的顾客。”

    虽然芯片和器件的性能一直在提高,但电子设备并不总是能够同步提升。正如同发生在一个繁忙城市中的交通堵塞会限制产品和原材料的物流,因而妨碍城市商业的发展一样,无法在电子系统中更快速地传递信息已经成为今天电子产品设计所面临的最大瓶颈。IBM宣布的这一成果就减少这样的限制。

    科学家们已经找到了使用光来加快计算机内部组件间通信速度的实用方法,但为使方案变得可行,支持这样一个光网络的组件必须能够对光信号进行出色的控制,同时体积上还必须非常小,而且制造成本低廉。IBM的这项成果部分地解决了这一难题。

    IBM研究团队成功地使用了一种光子晶体波导管,这种穿由一组规则孔洞的薄硅片可以令光发生散射。这些孔洞的结构和大小使这种材料拥有非常高的折射率——折射率越高,光的速度就越慢。通过使用微小电流对波导管进行局部加热可以改变折射率,因此使用非常小的电流就可以大范围快速调节光的速度。

    这种IBM器件的活动区非常小,需要用显微镜才能看到,这说明有可能在一块半导体电路大小的面积上制造复杂的光电路。几乎任何一家半导体工厂都拥有制造这种设备的工艺。今天《自然》杂志上提供的性能数据显示,这种技术可用于制造多种纳米光子组件,包括光延迟电缆、光缓冲器甚至光存储器,所有这些为实现“光通信网络连接的计算机系统”的梦想奠定基础。

    11月3日出版的《自然》杂志刊登了这篇名为“使用光子晶体波导管对慢速光实现主动控制”(Activecontrolofslow light on a chip with photonic crystal waveguides)的报告,作者为来自IBM设在纽约Yorktown Heights的T.J.Watson研究中心的研究人员Yurii A. Vlasov、Martin O'Boyle、Hendrik F. Hamann和Sharee J. McNab。这一工作获得了国防尖端研究局(DARPA)通过一项名为“光的减速、存储和处理”的国防科学研究局计划提供的部分支持。

摘自《通信世界网》

   
 
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