科學(xué)家首次將半導(dǎo)體芯片嵌入光纖

摘要： 英國(guó)南安普頓大學(xué)和美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家攜手，首次將半導(dǎo)體芯片嵌入光纖中，制造出一種具有高速光電功能的新型光纖，這種光纖可用于改善通訊技術(shù)和其他混合光電技術(shù)。該研究團(tuán)隊(duì)采用了一種新奇的方法來解決上述與嵌入技術(shù)有關(guān)的問題。他們采用的方法不是將平直的芯片和圓柱狀的光纖直接合并在一起，而是使用他們自己的集成電子元件，不需要將光纖直接整合在芯片上，而是使用高壓化學(xué)技術(shù)將半導(dǎo)體材料一層一層直接沉積在光纖的微孔內(nèi)，制造出新型光纖。 ...[詳情]

對(duì)于未來的通訊網(wǎng)絡(luò)來說，將光電設(shè)備的功能整合入光纖內(nèi)是一個(gè)重要的技術(shù)進(jìn)步。在這種意義上，或許在未來，我們可以借此獲得更快、更廉價(jià)、更高效的系統(tǒng)。而且，最新研究代表了一種全新的建構(gòu)半導(dǎo)體結(jié)點(diǎn)的方法，因此，也有可能應(yīng)用于很多非通訊領(lǐng)域。

新型光存儲(chǔ)器或可打破網(wǎng)速瓶頸

摘要： 現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中用于高速傳送信息的設(shè)備是光纖，但處理信息的還是電子設(shè)備，信息在光信號(hào)和電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，成為制約網(wǎng)絡(luò)速度的一個(gè)瓶頸。因此，如果能研制出實(shí)用的光存儲(chǔ)器，讓信息不僅以光信號(hào)的形式傳播，還能以光信號(hào)的形式存儲(chǔ)和處理，將有助于提升網(wǎng)速。日本研究人員利用磷化銦等物質(zhì)，研制出一種在多個(gè)性能指針上都有突破的新型光存儲(chǔ)器。這種光存儲(chǔ)器保存數(shù)據(jù)的時(shí)間達(dá)到1微秒，研究人員認(rèn)為，這個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度已可以用來在實(shí)際工作中處理信號(hào)。 ...[詳情]

這種光存儲(chǔ)器的能耗非常低。把一百萬(wàn)個(gè)這種光存儲(chǔ)單元組合在一起，其能耗也只有30毫瓦，而現(xiàn)在常用的一些閃存設(shè)備單獨(dú)的能耗就有150毫瓦左右。研究人員的第一個(gè)實(shí)用目標(biāo)是，用這種光存儲(chǔ)器制造出能應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)路由器或服務(wù)器的設(shè)備。

首個(gè)光子電路問世

摘要： 科學(xué)家一直希望能用更小且更復(fù)雜的電路來精準(zhǔn)地控制電荷的流動(dòng)，現(xiàn)在，美國(guó)科學(xué)家們用光子取代電子，制造出首個(gè)由光子電路元件組成的“超電子”電路，朝上述目標(biāo)邁進(jìn)了一步。在實(shí)驗(yàn)中，他們用一個(gè)光子信號(hào)（其波長(zhǎng)位于中紅外線范圍內(nèi)）照射該納米棒，并在波通過時(shí)用光譜設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。他們使用不同寬度和高度組合的納米棒重復(fù)該實(shí)驗(yàn)后證明，不同大小的光電阻器、感應(yīng)器和電容器都可以改變光“電流”和光“電壓”。恩西塔表示：“納米棒的一部分既扮演感應(yīng)器，又扮演電阻器，而空氣間隙則扮演電容器。” ...[詳情]

恩西塔團(tuán)隊(duì)正在為這類復(fù)雜的“超電子”學(xué)建立理論基礎(chǔ)。他表示：“電子學(xué)的另一個(gè)成功因素同其模塊化有關(guān)，我們能通過安排不同的電路元件制造出無數(shù)個(gè)電路，因此，我們也希望設(shè)計(jì)出更復(fù)雜的光學(xué)元件，以獲得具有不同功能的光子電路�！�

石墨烯-硅光電混合芯片 為超快芯片等應(yīng)用開啟大門

摘要： 美國(guó)哥倫比亞大學(xué)一項(xiàng)新研究證明石墨烯具有卓越的非線性光學(xué)性能，并據(jù)此開發(fā)出一種石墨烯-硅光電混合芯片。該研究團(tuán)隊(duì)由哥倫比亞大學(xué)的工程師和新加坡微電子研究所的研究人員組成。他們通過放置一個(gè)碳原子厚度的石墨烯薄片，成功將不發(fā)生光電或電光轉(zhuǎn)換的無源器件，轉(zhuǎn)化成為一個(gè)可發(fā)射微波光子信號(hào)、對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的有源器件。新器件所具備的非線性光學(xué)性能能改變系統(tǒng)參數(shù)（如透射比和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換）和輸入功率水平。團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，在這種由光驅(qū)動(dòng)的混合芯片上存在電子和熱響應(yīng)，能發(fā)射出無線電信號(hào) ...[詳情]

哥倫比亞大學(xué)副教授詹姆斯·霍恩表示，目前石墨烯大面積、大批量的合成和生產(chǎn)已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)，為此類新型芯片的生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。而物理和應(yīng)用物理學(xué)教授飛利浦·金認(rèn)為，此次的出色工作表明，當(dāng)石墨烯與硅結(jié)合后是一種獨(dú)特的光電材料，其具備的超快非線性光學(xué)調(diào)制性能，將為超快芯片、高速光通信等許多新穎的應(yīng)用打開大門。

超快光放大器：史上首次在單個(gè)芯片上集成硅和鉺

摘要： 光學(xué)微芯片中，光在硅制成的信道和波導(dǎo)中傳輸。可是，硅只能夠被動(dòng)地傳導(dǎo)光，而無法放大光，甚至在傳輸過程中光還會(huì)有損耗。為了增強(qiáng)光信號(hào)，不得不使用其它半導(dǎo)體材料，例如砷化鎵，甚至在芯片上再集成一個(gè)光源，而摻雜稀土物質(zhì)鉺的材料也具有良好的放大特性。荷蘭特文特大學(xué)一名博士生Laura Agazzi在她畢業(yè)論文中驗(yàn)證了由硅、摻鉺材料和氧化鋁制成的可工作芯片。她說，原型芯片在1533 nm的紅外波段上可獲得7.2 dB的信號(hào)增益，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)170 Gb/s的光放大速率。 ...[詳情]

這些成果是令人鼓舞的，可能產(chǎn)生線寬非常窄（1.7 kHz）的激光。在任何需要輻射或者放大光的應(yīng)用中，這種集成芯片都是非常有用的，例如通信領(lǐng)域，傳感和追蹤非常小的顆粒。

富士通開發(fā)出CPU級(jí)光互聯(lián)硅光子芯片

摘要： 富士通公司開發(fā)出了用于CPU級(jí)光互聯(lián)的硅光子集成發(fā)送器，能夠?qū)崿F(xiàn)大容量的數(shù)據(jù)傳輸，可望用于高性能超級(jí)計(jì)算機(jī)上。富士通表示，CPU的散熱問題對(duì)于激光器和調(diào)制器都有很大的影響，為此溫度控制對(duì)這樣的芯片級(jí)光通信系統(tǒng)非常重要。富士通實(shí)驗(yàn)室此前已經(jīng)多次展示他們的硅基光源和調(diào)制器的良好熱性能。據(jù)了解，富士通硅發(fā)送器主要集成了光源和調(diào)制器，經(jīng)過驗(yàn)證可以在25~60℃范圍內(nèi)獲取10Gbps的調(diào)制信號(hào)，并將耗電量降低至原來的二分之一。 　...[詳情]

　據(jù)了解，目前在硅光子集成芯片開發(fā)領(lǐng)域，日本與美國(guó)的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和公司走在了前面。日本已經(jīng)有硅光子集成產(chǎn)品應(yīng)用于超級(jí)計(jì)算機(jī)。

可用于光通信領(lǐng)域的新型集成光漩渦器件

摘要： 中、英四所大學(xué)研究人員組成科研團(tuán)隊(duì)，成功地在硅基光波導(dǎo)芯片上首次集成了“漩渦光束”發(fā)射器件陣列。集成光漩渦發(fā)射器件，尺寸只有幾個(gè)微米，比傳統(tǒng)光學(xué)元件小數(shù)千至數(shù)萬(wàn)倍。該器件基于硅基光波導(dǎo)，可以在光子芯片上通過光波導(dǎo)互聯(lián)，構(gòu)成大規(guī)模的復(fù)雜陣列，并可用標(biāo)準(zhǔn)的集成電路工藝制作。在硅基光波導(dǎo)芯片上首次集成“漩渦光束”發(fā)射器件陣列，使人們?cè)谛〕叽绲陌l(fā)射器件也能夠大量地制造出“龍卷風(fēng)狀”的漩渦光束，這使得科學(xué)界一直在探索的量子計(jì)算機(jī)有了實(shí)現(xiàn)的可能。...[詳情]

這種集成設(shè)備和系統(tǒng)能夠開拓有關(guān)光學(xué)漩渦的全新應(yīng)用：其能輕易地互相連接，形成光子集成電路中復(fù)雜的大型陣列，并被用于通信、傳感和微粒操控等領(lǐng)域。這一突破將使得人們能夠大規(guī)模、低成本制作光漩渦器件芯片，從而開發(fā)出原來不可能實(shí)現(xiàn)的許多全新應(yīng)用。

時(shí)間上“隱藏事件”的裝置 可在超安全通信領(lǐng)域發(fā)揮作用

摘要： 1月4日的《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上，登載了美國(guó)康奈爾大學(xué)的科學(xué)家研制出的一種隱身裝置，可通過加速或放慢光束的不同部分，令一個(gè)事件徹底消失約40皮秒(一萬(wàn)億分之一秒)。由于之后光束將被復(fù)原，因此人們無法探查在這段極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生了什么，也不存在任何有關(guān)該時(shí)間缺口的可重建信息。不同于其他空間隱形設(shè)備需要借助扭曲電磁場(chǎng)或彎曲物體周圍的光線而工作，新裝置會(huì)借助分割特殊的時(shí)間鏡頭，壓縮穿過光纖電纜的光線，使它的移動(dòng)速度快慢不等，從而形成微小的時(shí)間間隔而實(shí)現(xiàn)。 ...[詳情]

科研團(tuán)隊(duì)表示，他們所展示的首個(gè)單向時(shí)間隱形裝置，已經(jīng)可以在超安全通信等領(lǐng)域發(fā)揮作用，例如增加光纖系統(tǒng)的安全通信系數(shù)等。如果加密的信息能夠被隱藏在一系列這種隱形裝置中，將為它們的破譯帶來極大的困難。另一方面，如果這種隱藏的時(shí)間間隔能在控制下啟動(dòng)或關(guān)閉，也可被用于截獲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，而不被記錄下來。

可作為太陽(yáng)能電池使用的硅光纖

摘要： 一支科研團(tuán)隊(duì)宣布成功研制出比頭發(fā)絲還細(xì)的可以作為太能電池使用的硅光纖�？茖W(xué)家們使用高壓化學(xué)氣相沉積技術(shù)，將n、i、p型非晶硅植入光纖，給這根光纖賦予了太陽(yáng)能電池的功能。從功能上說，植入了非晶硅的光纖和普通太陽(yáng)能電池并無不同，都是通過光生伏打效應(yīng)產(chǎn)生電能。不同之處在于，人們?cè)谥圃靷鹘y(tǒng)太陽(yáng)能電池時(shí)將非晶硅附在平面玻璃基板之上，制成產(chǎn)品自然與玻璃一樣堅(jiān)硬；而光導(dǎo)纖維太陽(yáng)能電池在植入硅時(shí)突破了平面的限制，也因?yàn)椴牧系牟煌�獲得了柔軟的特性。 ...[詳情]

這些光纖太陽(yáng)能電池還有很多值得我們探討的迷人功能。正因?yàn)樗�突破了平面的硅附著方式，所以這種太陽(yáng)能電池沒有正反面之分，任何角度的光照都能產(chǎn)生電能，也不會(huì)隨著光照角度的變化而衰減效率。此外，科研小組的另一位成員皮爾·薩奇奧透露，他們還使用相同的辦法成功將光電探測(cè)器植入光纖之中，這意味著什么呢？如果我們大膽想想的話，你會(huì)看到一臺(tái)可穿戴的計(jì)算機(jī)設(shè)備，完全無需外界供能，而且，網(wǎng)速還很快。