一種提升光�(xué)通信帶寬的新方法
一項將光學(xué)信號聚焦至前所未有精度的新技�(shù)可能會帶來更高效的電子系�(tǒng)和更高分辨率的成像設(shè)��
美國加州理工�(xué)�(California Institute of Technology (Caltech))的工程師們找到了一種方法可以產(chǎn)生比光自身波長小卻能傳輸同等信號的光束�
這項技�(shù)有助于實�(xiàn)通過更窄的光束來傳輸�(shù)�(jù),以增加光學(xué)通信的帶�,同時這也為體積更�、耗能更少的光�(xué)�(shè)備的出現(xiàn)做好了鋪��
研究人員�(fā)明了一�2nm長的波導(dǎo)裝置,通過既聚焦光�--僅允許大約一半的光子通過--也聚焦光線在其內(nèi)部產(chǎn)生的振動,該裝置可以使光線尺寸接近自然的極限�
這種第二類信號來源于該裝置的二氧化硅�(jié)�(gòu)和其金鍍膜之間電子的振蕩,也被稱�"表面等離子體激�(SPPs)".
由于表面等離子體激�(SPPs)是直接與光相耦合,它�(與傳�(tǒng)信號相比)攜帶同等的信息和屬�,也�(fā)揮代理信號的作用,即使許多光子在穿越波導(dǎo)裝置時被吸收和散��
之前的納米聚焦設(shè)�(與此相比)顯得效率極低,其通常只將幾個百分比的光子聚焦至一條窄的光線內(nèi)�
新的波導(dǎo)裝置能夠在三個維度上聚焦光線,產(chǎn)生直徑只有幾個納米的光點并且只需利用一半的光線。將光線聚焦為一個稍大的點,尺寸約為14nm×80nm,使得效率提高到了70%.
"該裝置是通過�(biāo)�(zhǔn)納米技�(shù)在半�(dǎo)體芯片上實現(xiàn)�,因此很容易與現(xiàn)有的技�(shù)相兼容�"該項目的�(xié)作領(lǐng)�(dǎo)人以及《自�-光子�(xué)�(Nature Photonics)雜志上一篇相�(guān)文章的合著者Hyuck Choo說道�
這種波導(dǎo)裝置在改善光�(xué)�(shù)�(jù)通信的同時也可以用來制造高分辨率的成像�(shè)備�
例如,它可以將很細的光束聚焦到含有熒光蛋白的生物細胞�。細胞內(nèi)的染色分子可以以很高的分辨率將其�(biāo)示出��
由于光線穿過該波�(dǎo)裝置會向反方向傳播,它也可以用來制造高分辨率的顯微��
該裝�(波導(dǎo)�)的成型由一連串高能鎵離子將不需要的金鍍膜層和二氧化硅結(jié)�(gòu)炸開而實�(xiàn)�
其它的應(yīng)用還包括�(chǎn)生極細的激光束加熱磁性硬盤的局部區(qū)域以實現(xiàn)�(shù)�(jù)的存�。就�(dāng)前的技�(shù)而言,每平方英寸的磁盤僅可以存儲一個字節(jié)的信�,而納米聚焦設(shè)備則可以將每平方英寸的存儲容量提升至50字節(jié)�
研究報告的另一位合著�,Myung-Ki Kim,說:"我們的新設(shè)備是基于基礎(chǔ)研究�,但我們希望它能成為許多潛在、革命性工程應(yīng)用的元件�"
下一步是�(yōu)化設(shè)計并著手研發(fā)成像�(shè)備和傳感�,Choo說道�