“光子芯片”或將取代“電子芯片”

電腦速度慢、手機待機時間短、最新的ipad4機體發(fā)熱嚴重……生活中，電子產品的這些問題隨處可見。近日，由南開大學信息技術科學學院教授、長江學者袁小聰帶領的課題組與美國哈佛大學卡帕索（Capasso）教授課題組合作，在國際科技期刊《科學》（Science）上發(fā)表了題目為《可重構偏振調控型表面等離激元定向耦合》的文章，在“光子回路”取代“集成電路”領域取得了重大突破，有望解決上述問題。

據了解，傳統(tǒng)微電子技術的特點是依靠集成電子器件提供更高的信息處理速度、存儲密度和片上可集成度等能力，但受到納米尺寸的瓶頸限制，集成電子器件已開始受到制約。與微電子技術發(fā)展并行的另一門高新技術——光電子技術，在實現集成光子回路、互聯(lián)光路、光計算等功能方面顯現出巨大的潛力和優(yōu)勢，有可能是取代“集成電路”的新一代信息技術的重要支柱，該技術的關鍵點是如何在納米尺寸高度集成的芯片上實現人們像操縱電子那樣操控光子。

“硅光子”芯片

表面等離激元（SPPs）是在金屬表面區(qū)域的一種自由電子和光子相互作用的形成的電磁模，經常被稱為“能夠實現導線傳輸光子”的信息載體，它在發(fā)展新一代光電子集成技術中發(fā)揮重要作用，但怎樣在納米尺寸的芯片上實現SPPs的“傳輸控制”是該領域的一個國際研究熱點。

袁小聰在文章中提出了一種全新的SPPs耦合方式，通過一系列亞波長“人”字形微納金屬結構，解決了目前入射光偏振態(tài)嚴重影響SPPs耦合效率以及SPP傳播方向無法精確控制等技術難題，實現了SPPs的可重構定向耦合新機制，該研究成果對微納光子芯片水平的SPPs產生、傳輸、調控、互聯(lián)與探測等應用有重大積極推進作用，為未來發(fā)展SPPs大規(guī)模光電子集成與互聯(lián)技術奠定了基礎。

在談到“光子回路”未來的應用前景時，袁小聰說，近年來，如何讓“光子回路”代替“集成電路”成為光學研究領域的一大熱點和難點。電子產品的芯片運行速度越快，集成度越高，能耗就越大，機體也容易發(fā)熱。以“光子芯片”取代傳統(tǒng)的“電子芯片”未來有廣泛的應用前景。一方面，“光子芯片”對于降低能耗、減少污染有很大幫助；另一方面，由于光子傳播速度遠遠超出電子，也會滿足用戶對于電子產品運行速度、待機時間等方面的需求。