| 在年初召開的美國科學進步協(xié)會（American Association for the Advancement of Science,AAAS）年會上,Cornell大學電子和計算機工程學院納米光電子研究小組助理教授Michal Lipson報告了他們最近的研究結(jié)果。她的報告是領(lǐng)導的“21世紀光電子”座談會的部分內(nèi)容。
Lipson研究小組制作的波導兩側(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4:1左右。
當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?shù)膬煞N材料時,幾乎所有的光都將被限制在“狹縫波導”中。理論計算與實驗證明直線型狹縫不會損失任何光,平滑彎曲狹縫損失的光也很少。
我們可以將狹縫波導做成納米光電子研究人員所熟知的環(huán)形共鳴器。當圓形波導和直線型波導非常接近時,根據(jù)波長不同,有些波長的光就會從直線型波導跳躍到圓形波導上。Lipson說：“通過這種方法,我們就可以對需要傳播的波長進行選擇了�！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)是光電計算機的基本元器件。Lipson研究小組還對光開關(guān)進行了研究。他們制作的光開關(guān)中,光要直線通過一個腔體,腔體兩端各有一個反射鏡。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行調(diào)整。由于光經(jīng)過多次反復(fù)反射,因此可以在波導中停留足夠長的時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小到幾乎只有一個點。當光通過該點時,她們采用棱鏡對波形進行改變,使其散布開來,達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,使其聚焦在波導上。根據(jù)Cornell的實驗結(jié)果,該器件可以將200nm的波導與5um的光纖成功地連接起來,傳播效率高達95%。該器件也可以用于不同大小波導之間的連接。
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