南开联手哈佛：为光电子集成与互联技术发展奠定基础
摘要: 在手机、电脑、网络等现代社会信息化技术飞速发展的今天，以微电子技术为基础的电子信息技术引发了一场改变人类生活和工作的信息化革命，其特点是依靠集成电子器件提供更高的信息处理速度、存储密度和片...
| 在手机、电脑、网络等现代社会信息化技术飞速发展的今天，以微电子技术为基础的电子信息技术引发了一场改变人类生活和工作的信息化革命，其特点是依靠集成电子器件提供更高的信息处理速度、存储密度和片上可集成度等能力，但受到纳米尺寸的瓶颈限制，集成电子器件已开始受到制约。与微电子技术发展并行的另一门高新技术-光电子技术，在实现集成光子回路、互联光路、光计算等功能方面显现出巨大的潜力和优势，有可能是取代“集成电路”的新一代信息技术的重要支柱，该技术的关键点是如何在纳米尺寸高度集成的芯片上实现人们像操纵电子那样操控光子。 表面等离激元(SPPs)是在金属表面区域的一种自由电子和光子相互作用的形成的电磁模，经常被称为“能够实现导线传输光子”的信息载体，它在发展新一代光电子集成技术中发挥重要作用，但怎样在纳米尺寸的芯片上实现SPPs的“传输控制”是该领域的一个国际研究热点。 4月19日，由南开大学信息技术科学学院教授、长江学者袁小聪带领的新加坡南洋理工大学课题组与美国哈佛大学Capasso教授课题组合作，在国际顶级刊物Science(科学)上发表了题目为“可重构偏振调控型表面等离激元定向耦合”的文章，解决了SPPs在芯片上传输过程中的“交通控制”问题。 文章提出了一种全新的SPPs耦合方式，通过一系列亚波长“人”字型微纳金属结构，解决了目前入射光偏振态严重影响SPPs耦合效率以及SPP传播方向无法精确控制等技术难题，实现了SPPs的可重构定向耦合新机制，该研究成果对微纳光子芯片水平的SPPs产生、传输、调控、互联与探测等应用有重大积极推进作用，为未来发展SPPs大规模光电子集成与互联技术奠定了基础。 该工作的前期理论设计与器件制备在哈佛大学完成，袁小聪教授领导的实验室负责相关的光学实验工作。在表面等离激元的光学创新应用领域，袁小聪教授主持新加坡国家研究基金会重大项目1项，中国-新加坡国际合作重点项目1项，中国国家自然科学基金委重点项目2项，它们促进了南开大学、南洋理工大学、哈佛大学在表面等离激元调控与应用研究领域的优势合作，在这些项目支持下取得了上述科研成果。 袁小聪教授谈到，信息时代的计算机按照“摩尔定律”飞速发展，但是近年来该定律越来越受到纳米尺寸极限的挑战，而且随着集成电路中线路密度的增加，其复杂性和差错率也将呈指数增长，同时能耗、散热也越大，因此人们热切寻求集成电路的替代方案。集成光子回路将会用“光子芯片”取代传统的“电子芯片”，具有传输速度快、能耗低等优点。经过广大研究人员的努力，现今集成光子技术已初步取得一些结果，并应用于光通信、光网络等，未来的“光子芯片”将成为构成整个“光互联世界”王冠上一颗璀璨的明珠，真正实现高处理速度、高存储密度、高集成度、低能耗的新一代信息技术。 |
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