美開(kāi)發(fā)出迄今最小分光器 使硅光子芯片更近現實(shí)

　　ICCSZ訊   美國猶他大學(xué)的工程師在研制比現有機器快數百萬(wàn)倍的下一代計算機和移動(dòng)設備方面邁進(jìn)了一大步：他們開(kāi)發(fā)出了迄今最小的超緊湊型分光器，可將光波劃分為兩個(gè)獨立的信息通道。這個(gè)新裝置使制造利用光而非電子來(lái)計算和傳輸數據的硅光子芯片更接近現實(shí)。19日的《自然·光子學(xué)》雜志對這一成果進(jìn)行了描述。

　　應用于硅光子芯片的新型分光器俯視圖，其大小僅為人類(lèi)發(fā)絲寬度的五十分之一

　　“光是你可以用來(lái)傳遞信息的最快的事物，”猶他大學(xué)電氣和計算機工程副教授拉杰什·梅農說(shuō)，“但這些信息必須被轉換為電子才能進(jìn)入你的筆記本電腦。而這種轉換會(huì )讓速度變慢。”

　　互聯(lián)網(wǎng)依靠光子攜帶信息通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò )，一旦一個(gè)數據流抵達家庭或辦公室終端，光子必須先轉換為電子，路由器或計算機才能夠處理信息。如果數據流在計算機的處理器內保持光的形態(tài)，就可能消除這個(gè)瓶頸。梅農說(shuō)：“我們的愿景是用光來(lái)完成這一切。計算速度最終可提高數百萬(wàn)倍。”

　　為此，研究人員在硅芯片上創(chuàng )建了一個(gè)更小型的、看起來(lái)有點(diǎn)像條形碼的極化分光器，可將引導入射光拆分為二。之前的這種分光器大小超過(guò)了100×100微米，而梅農的團隊采用了新算法來(lái)設計分光器，使其尺寸縮小到2.4×2.4微米，相當于人類(lèi)發(fā)絲寬度的五十分之一，已經(jīng)接近物理尺度的極限，這使得單一芯片上集成的分光器數量有望達到數百萬(wàn)個(gè)。

　　新型分光器的潛在優(yōu)勢并不止于提高計算機的處理速度。其設計使用的是現有的制造硅芯片的工藝，因此生產(chǎn)成本更低。此外，由于光子芯片“運送”的是光子而不是電子，內置這種技術(shù)的移動(dòng)設備，如智能手機或者平板電腦，將比現在能耗更低、電池壽命更長(cháng)、產(chǎn)生的熱量更少。

　　硅光子學(xué)可顯著(zhù)提高機器的能力和速度，比如用于超級計算機、數據中心的服務(wù)器以及無(wú)人駕駛汽車(chē)和無(wú)人機專(zhuān)用的可檢測碰撞的計算機，并最終“走向”家用電腦和移動(dòng)設備，改善從游戲到視頻流等應用程序。目前英特爾和IBM等公司均在著(zhù)力研發(fā)首個(gè)硅光子學(xué)超級計算機，但其仍將使用保持部分電子學(xué)的混合處理器。梅農認為，他的分光器有望在三年內應用于這些計算機，而對連接速度要求更高的數據中心也可能很快采用這項技術(shù)。