最近，由哥伦比亚大学应用物理系助理教授于南芳博士领导的研究小组使用纳米天线成功地发明了一种可以在狭窄的路径中传播光的方法，即所谓的“波导”。一种新的有效控制方式。该论文发表在《自然与自然》杂志上。中点纳米技术于4月17日在线发布。与光靠电子进行数据传输的集成电路相比，光子集成电路（IC）使用在波导中传播的光进行数据传输。建立这种电路的关键是有效控制光传播过程。 Yu教授的方法将带给人们更快，更强大，更高效的光子芯片。不仅如此，这样的芯片还将在光子通信和光子信号处理方面带来翻天覆地的变化。于教授说，我们制造的集成纳米光子器件历史上面积最小，但迄今为止它的工作带宽也最宽。借助纳米天线，我们可以大大减小光子集成设备的尺寸。尺寸减小不小于1950年代，当时大型的真空管被半导体晶体管所取代。如何有效控制波导中传播的光？这个问题一直是该领域最基本，最重要的科学问题。我们的工作找到了这个问题的革命性答案。沿着波导传播的光波的光功率仅限于波导的核心：研究人员通常只能通过波导表面附近的细微褪色“尾波”寻找有关导波的线索。这些不可预测的导波特别难以实现精确的操纵。因此，在过去的实践中，光子集成器件通常被设计为更大的尺寸，更不用说占用空间，而且还限制了芯片的器件集成密度。减小光子集成器件的尺寸一直是研究人员希望克服的问题之一。于教授的团队发现，在波导中传播光最有效的控制方法是使用光纳米天线对天线进行“修改”。波导。这些微型天线可以吸收来自波导芯片内部的光，改变光的属性，然后将修改后的光释放回波导中。密集堆积的纳米天线表现出非常强的累积效应。它们可以在不超过波长两倍的传播距离内实现诸如波导模式转换的功能。于教授说，“在传统方法中，我们使用的大多数设备长度已达到波长的数百倍。考虑到这一点，我们的研究可被视为一项重大突破。我们已经能够将设备的尺寸减小到原始尺寸的十分之一甚至一百分之一。 ＆amp; rdquo;图表|光子集成电路示意图，其中一个分支将入射的基本波导模式转换为二阶模式。于教授的团队创建了一个模式转换器，可以将一种波导模式转换为另一种波导模式。并且该转换器是所谓的“模式分割多路复用”模式的关键。 （MDM）技术。就像同一根吉他弦可以演奏基本音调或成为和弦的一部分一样，光波导可以承载一组基本波导模式以及一系列高阶波导模式。 MDM可以大大增强光学芯片的信息处理能力。具体而言，在同一波导中，人们可以使用具有相同颜色但具有不同波导模式的光来实现多个独立通道的同时传输。例如，这种效果就像在一夜之间将金门大桥的交通承载能力扩大了数倍。于教授解释说，我们的波导模式转换器可以创建更多的信息通道。于教授的下一个计划是将具有主动调节功能的光学材料放入光子集成器件中，从而实现对波导内传播的光的主动控制。该设备有望成为增强现实（AR）眼镜的基本单元。增强现实眼镜的原理是首先确定佩戴者眼镜的像差，然后将校正后的图像投影到眼镜中。目前，于教授正在与哥伦比亚工程系的同事们合作，包括迈克尔·利普森教授，亚历克斯·加埃塔，德米特里·巴索夫（德米特里·巴索夫，吉姆·洪内和哈里斯·克里希纳斯瓦米都参与了该项目。波在波导中传播为强表面波。将来，这可能会