| 在年初召開的美國科學(xué)進(jìn)步協(xié)會(huì)（American Association for the Advancement of Science,AAAS）年會(huì)上,Cornell大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程學(xué)院納米光電子研究小組助理教授Michal Lipson報(bào)告了他們最近的研究結(jié)果。她的報(bào)告是領(lǐng)導(dǎo)的“21世紀(jì)光電子”座談會(huì)的部分內(nèi)容。
Lipson研究小組制作的波導(dǎo)兩側(cè)采用了互相平行的高折射率材料,其間距約為50-200nm,中間縫隙則填充了另外一種折射率低很多的材料。他們制作的器件有的采用硅作為兩側(cè)側(cè)墻,中間為空氣;有的則分別采用二氧化硅和硅作為側(cè)墻和中間填充材料。在這兩種器件中,側(cè)墻的折射率都比縫隙填充介質(zhì)的折射率高很多,折射率比最高可達(dá)4:1左右。
當(dāng)波陣面通過折射率差異懸殊且低折射率材料空間很狹窄、與波長相當(dāng)?shù)膬煞N材料時(shí),幾乎所有的光都將被限制在“狹縫波導(dǎo)”中。理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)證明直線型狹縫不會(huì)損失任何光,平滑彎曲狹縫損失的光也很少。
我們可以將狹縫波導(dǎo)做成納米光電子研究人員所熟知的環(huán)形共鳴器。當(dāng)圓形波導(dǎo)和直線型波導(dǎo)非常接近時(shí),根據(jù)波長不同,有些波長的光就會(huì)從直線型波導(dǎo)跳躍到圓形波導(dǎo)上。Lipson說：“通過這種方法,我們就可以對需要傳播的波長進(jìn)行選擇了�！痹诠饫w通訊中,傳播的信號通常是多元化的。同一條光纖中有多種波長的光在傳播,每種波長的光所攜帶的信號各不相同。因此,環(huán)形共鳴器可以作為過濾器,對這些多元信號進(jìn)行分離。
就象傳統(tǒng)電子芯片中的晶體管開關(guān)一樣,光開關(guān)是光電計(jì)算機(jī)的基本元器件。Lipson研究小組還對光開關(guān)進(jìn)行了研究。他們制作的光開關(guān)中,光要直線通過一個(gè)腔體,腔體兩端各有一個(gè)反射鏡。反射鏡可以使光在通過之前來回多次反射,而腔體折射率則可以通過施加電場進(jìn)行調(diào)整。由于光經(jīng)過多次反復(fù)反射,因此可以在波導(dǎo)中停留足夠長的時(shí)間使器件感受到折射率微小變化帶來的影響。Lipson正在研究其它一些器件,這些器件中其它光也可以直接引起同樣的效應(yīng)。
Lipson研究小組制作的波導(dǎo)小到幾乎只有一個(gè)點(diǎn)。當(dāng)光通過該點(diǎn)時(shí),她們采用棱鏡對波形進(jìn)行改變,使其散布開來,達(dá)到與尺寸更大的光纖互相匹配的目的。反過來,棱鏡也可以收集來自光纖的光,使其聚焦在波導(dǎo)上。根據(jù)Cornell的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該器件可以將200nm的波導(dǎo)與5um的光纖成功地連接起來,傳播效率高達(dá)95%。該器件也可以用于不同大小波導(dǎo)之間的連接。
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