美國光子設備研究有突破，利好風淋室發展

據美國物理學家組織網5月31日報道，美國能源部下屬的勞倫斯伯克利國家實驗室的科學家演示了首個真正的納米尺度的波導，這種名為“混合等離激元”的準粒子可廣泛應用于新一代的光子集成電路和光子計算機中。相關論文發表在最新一期《自然·通訊》雜志上。光子設備通常在潔凈室無塵車間中生產，因此對風淋室發展帶來了利好。

　　與電子設備相比，光子設備的運行速度更快且靈敏度更高，因此科學家們一直期望用基于光或電磁波等波導制成的電路，取代目前用微處理芯片等組成的電子電路。為了滿足高數據帶寬和低能耗的要求，光子設備必須做到以縮減光子組件的大小來縮減制造以及傳輸和探測每個信息字節所必須的能耗。但光子設備在縮小后，光波之間會因緊密接觸產生衍射干擾，形成微弱的光-電相互作用，妨礙設備功能的發揮。

　　勞倫斯伯克利實驗室材料科學分部首席科學家張翔（音譯）領導的研究團隊發現，光波被擠壓后通過金屬/介質納米結構的表面時，金屬納米結構的表面會產生帶電的等離子體，等離子體又可與光子相互作用，形成被稱為表面等離子體激元（SPP）的準粒子，從而可將光子的波長縮小到衍射極限以下，減少衍射干擾。但光信號在通過金屬/介質表面的金屬那部分時，其強度卻會減弱。

　　為了解決光子信號損失的問題，張翔團隊提出了混合等離子激元（HPP）的概念。而且得保證其生產車間的潔凈度，并在每個生產車間配上風淋室，一個半導體（高介質）帶被放置在一個金屬表面上，在其中插入一薄層氧化物（低介質），這種新的金屬-氧化物-半導體設計會將入射光波的能量進行重新分配，光波的很多能量不再集中于金屬內（此處光子的損失非常高），而被擠入低介質氧化物中，在此處，光子的損失要少很多。

　　根據這個思路，張翔團隊制造出了將光子和等離子體混合在一起的HPP模式，新模型僅為50×60平方納米，在一個金屬-絕緣體-半導體設備內，可見光和近紅外線波段的光可產生納米尺度的波導。該HPP模式能夠減少衍射干擾而且光信號損失較少，其不僅對小型設備有優勢，而且為納米激光器的研制鋪平了道路，同時，還可用于制造量子光學設備、單光子全光學開關和分子傳感器等。

　　這種HPP波導系統完全可以同現有的半導體/互補式金屬-氧化層-半導體（CMOS）處理技術以及用于光子集成的絕緣硅平臺兼容，因此更容易進行低成本、大規模的集成和制造。索格相信，基于這種技術的應用模型將于一兩年內問世，首個實際產品也將于五年內上市。

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