工程师们开发出一种捕捉光的有效方法
来自加利福尼亚大学圣迭戈分校的工程师们验证了一种能更加高效地捕捉光的新型方法。其中利用了一种被称为连续介质束缚态（BIC）的现象，BIC首次被提出来是在量子波动力学发展的早期。 来自加州大学圣迭戈分校的雅各布工程学院的电气与计算机工程副教授Boubacar Kanté与其博士后研究员Thomas Lepetit在网络期刊《物理评论B》中的快速通讯模块中介绍了他们的BIC试验。他们的研究直接面对的一个主要挑战就是当前的纳米光子学问题，为了光学计算电路和其他设备的发展，比如微型开关，研究员需要寻找捕捉和利用光的方法。
“未来的目标是制造一种利用光执行所有操作的计算机，而不是利用电。因为电路传递信息的速度相对较慢。我们预计光子计算机的速度要比传统计算机快3到4个数量级，” Kanté说道。但是要做到这一点，我们必须能够使光停下来，并能将其长时间储存在某些腔室内。 为了使光停下来，并最终将其限制住，研究人员需要使用一种捕捉光的腔室，这与声音困在洞穴中相似。光波持续不断地在腔室的壁面上反弹，只有遇到狭缝时，才能从腔室中逃逸。然而，对于光来说，目前的大多数腔室的泄露比较大，也就是说这些腔室不只一条出口，而是有很多出口。腔室储存光的能力通过品质因数Q来评价，Q越大，腔室的泄露越小。 Lepetit和Kanté找到了一种解决泄露问题的方法。他们设计了一种由矩形金属波导和陶瓷光散射器构成的超材料BIC装置。不是限制光线从腔室逃逸的通道的尺寸和数量，而是设计会引起光线产生相消干涉的腔室。允许光线逃逸，但是多道光波同时通过多条不同的通道时最终会相会消除。 “简而言之，BIC装置增强你的Q值，”研究人员们开了句玩笑。 其他的研究人员也在寻求利用BIC捕捉光的方法，但是腔室是由诸如光子晶体等物质制造的，这种腔室的尺寸相对较大，一般需要与光的波长相当。来自加州大学圣迭戈分校的研究员们所使用的装置标志着超材料的BIC第一次被研究，而且这种装置的尺寸更小，Kanté说。 差别是很重要的，他解释道：“这是因为如果未来你想制造缩小版的光子装置，你需要做到在这种亚波长系统中储存光。” 此外，早期的研究人员在他们的系统中只观察到了一个BIC。而Lepetit和Kanté在他们的系统中观察到了多个BIC，这就意味着他们的系统拥有更强的捕捉光的能力，而不容易使光线逃逸。 据研究人员们称，除了电路和数据存储以外，通过BIC来束缚光线还有其他应用。因为这种系统能够长时间捕获光，这或许能够增强光和物质之间的某种非线性作用。这些相互作用对用于识别小分子的生物传感器或微型太阳能电池等应用来说是很重要的。
本文版权属研发埠所有，如需转载请注明出处！ |
