将光集成电路缩小到现有计算机芯片中集成电路的尺寸是试图攻克的难题

        据美国电气与电子工程师协会(IEEE)网站近日报道，哥伦比亚大学研究人员研制出迄今最小光学集成电路，其能在很宽的波长范围内表现出高性能水平，有望彻底改变光通信和光信号处理等关键技术。该突破性成果发表在近日出版的《自然·纳米技术》杂志上。将光集成电路缩小到现有计算机芯片中集成电路的尺寸，是科学界一直试图攻克的难题，但他们始终无法将各种波长的光压缩在一起。而哥伦比亚大学研发的光集成电路，是一种波导模式转换装置，其内“模分复用”技术能在芯片上加入更多的光通信通道。“效果就像大桥上突然增加了几倍的交通容量，或足球场能神奇地容纳多支球队同时训练。”论文共同作者、哥伦比亚大学副教授于南方(音译)说。

        新模式转换器首次将集成电路尺寸缩小到光波长的1.7倍，而之前同类装置都是光波长的几倍到几百倍，并且它能在很宽的波长范围内将输入波导模式转变成输出波导模式。取得这些前所未有性能的关键是，研究人员将一种超表面结构集成到了光学波导上。超表面结构是一类厚度小于波长的二维超薄材料，可实现对光传播模式的灵活有效调控。这次所用的超表面结构由许多纳米天线按亚波长间隔排列而成，能吸收波导最里面的光，调节吸收光的性能后再将其返回波导中。由于纳米天线排列紧密，从而可在不到两倍波长的距离内实现波导模式转换。于南方表示，他们计划进一步改进模分复用系统，同时使用更加灵活的光学材料，以更有效地调控波导内光的传播。