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納米結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)微小光開關(guān)

蘇格蘭科學(xué)家日期制作出可能是全世界最小的光開關(guān)(optical switch)，而且這個(gè)開關(guān)是硅制品，因此具有與CMOS電子組件整合的潛力。

這個(gè)由圣安德魯大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)制作出來的新組件，是一個(gè)以方向耦合器(directional coupler)為基礎(chǔ)的2×2開關(guān)。方向耦合器是由兩個(gè)波導(dǎo)非常接近的波導(dǎo)所組成，光的能量可以從一條波導(dǎo)轉(zhuǎn)移到另一波導(dǎo)；當(dāng)方向耦合器處于關(guān)的狀態(tài)，光會(huì)沿著上方波導(dǎo)不受干擾地傳遞至出口，而當(dāng)合器開啟時(shí)─此例是透過加熱達(dá)成─光會(huì)被切換至另一波導(dǎo)，而由下方出口傳出。

這個(gè)組件的高明之處是直接以刻蝕方式在開關(guān)上制作光子晶體納米結(jié)構(gòu)，此納米結(jié)構(gòu)能使光減速，在短距離內(nèi)產(chǎn)生夠強(qiáng)的作用，如此才能縮小組件的尺寸。此組件具有光子晶體圖案的部份長(zhǎng)寬都只有9 μm，比現(xiàn)行毫米級(jí)的光開關(guān)小得多。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Thomas Krauss表示此組件可做為制作光路(optical circuit)的基本單元，例如通過串連許多2*2開關(guān)可以得到16×16的大型光開關(guān)陣列。

此組件也可做為一個(gè)將信息編碼至光束中的光調(diào)制器(oprical modulator)，而且比IBM在上個(gè)月發(fā)表的調(diào)制器小了近10倍，這意味著它的電容更小，因此切換速度可能更快。Krauss推測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)100 Gbit/s，但代價(jià)是頻寬較窄。此光開關(guān)的操縱頻寬只有幾納米，而IBM的調(diào)制器頻寬橫跨整個(gè)C-band(1530?C1565 nm)。

雖然論文上發(fā)表的開關(guān)是以電子束光刻技術(shù)制造，但Krauss指出也可以采用深紫外光(DUV) 光刻技術(shù)來制作。Krauss的團(tuán)隊(duì)與Intel及比利時(shí)的IMEC合作，目的是要證明納米結(jié)構(gòu)可以透過成本較低的方法來制造。詳見近期的Optics Letters。

原始網(wǎng)站: http://optics.org/cws/article/research/32354

蘇格蘭科學(xué)家制作出全世界最小的光開關(guān)