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半导体

更小更强的光子芯片取得理论突破

受制于摩尔定律,信息技术载体的存储密度与运算速度的提升均面临瓶颈,人类的目光从“电”转向了速度更快的“光”,“光子芯片”的概念应运而生。记者19日从南京理工大学获悉,该校蒋立勇教授团队提出一种新方法,实现了表面等离激元空间编码功能,从理论上为多功能、多自由度调控的光子芯片的应用开发助力,让人们距离光子芯片更近一步。

蒋立勇介绍,在尺寸更小的芯片上通过全光调控加载更多的功能,拥有更大的存储密度及更高的运行效率,是芯片发展的趋势。但要将光子芯片由概念变为现实,仍有许多理论与技术难关亟待突破,如半导体集成工艺兼容性以及光子的多功能、多自由度调控等。

与电子调控类似,人们可以通过精确调控光子行为让光实现数据的存储与运算,目前主流的调控方法之一是全光相干调控。其以相干完美吸收效应为理论基础,采用“面外”对称入射进行相干调控,但受制于这一理论基础固有的局限性,全光相干调控的模式选择性、空间选择性及集成性等性能指标有所欠缺。

蒋立勇团队另辟蹊径,以表面等离激元模式相干机理为理论基础,创新性地提出了“面内”全光相干调控方法,该方法突破了“面外”全光相干调控方法的机理限制,具有独特的模式选择性和空间选择性,更有利于芯片集成。

此外,该方法的提出也为人工微纳结构相干光谱调控提供了新思路,可拓展到光子晶体等其他微纳光子结构的光谱调控研究上,未来有望启发更多集成光通信、微纳显示和传感等领域的创新应用。相关研究成果已在线发表在国际光学期刊《光:科学与应用》上。

责任编辑:马利亚


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