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2012-08-21 10:46 |
科研人員研發(fā)出新型超材料可避免電磁波逆向反射
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，電腦芯片利用光來(lái)移動(dòng)數(shù)據(jù)將更加節(jié)能，甚至可比現(xiàn)今使用的芯片速度更快。而實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)的困難之一就是光穿過(guò)電磁波導(dǎo)時(shí)不發(fā)生逆向反射以干擾之后的傳輸，甚至中斷激光的工作。
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現(xiàn)今的光纖網(wǎng)絡(luò)通常使用光電隔離器來(lái)阻止光的逆向反射。這種裝置一般由釔銦柘榴石等特殊材料制成，同時(shí)只能在磁場(chǎng)的作用下開(kāi)展工作，這使得它的體積十分龐大。另外，由于隔離器會(huì)吸收光子以避免它們發(fā)生反向散射，其同樣會(huì)削弱向前移動(dòng)的光學(xué)信號(hào)。 o<-+y\J8K
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而麻省理工學(xué)院等校的科研人員描述了一種新型超材料，能夠保持光子只沿一個(gè)方向移動(dòng)，使游蕩的光子改道，而不僅僅是吸收它們。研究人員表示，這十分重要，因?yàn)楣庾拥膿p失會(huì)限制他們所能集成的設(shè)備數(shù)量，因而制約大規(guī)模集成光學(xué)器件的發(fā)展。雖然實(shí)驗(yàn)所用的原型很大，但卻不需要另外施加磁場(chǎng)，因此其原則上能夠生產(chǎn)出比當(dāng)前的光電隔離器更小的光學(xué)元件。此外，構(gòu)建芯片級(jí)別的超材料不需要比生成微處理器更特殊的金屬，從而能夠降低制造的成本。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在本周出版的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。 %U)M?UNjw
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賦予新材料光聚集特性的正是成排嵌入的金屬天線(xiàn)，它們看起來(lái)很像垂直和水平交錯(cuò)的小型螺旋槳。每根天線(xiàn)由電路與位于材料底部表面的反方向的天線(xiàn)相連，通過(guò)電路的電流方向則決定了電磁波的傳播方向。 yw;!KUKb|
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雖然科學(xué)家正嘗試以諸多不同的途徑獲取芯片級(jí)別的波導(dǎo)，但新型超材料提供的光學(xué)波導(dǎo)對(duì)于制造能夠控制光學(xué)信號(hào)的芯片上設(shè)備十分有用。在芯片生產(chǎn)中，這些天線(xiàn)能被輕易地嵌入硅中。但天線(xiàn)的小型化并非支持超材料在可見(jiàn)光甚至近紅外頻率中工作的主要障礙，工作頻率同樣會(huì)受到電流中晶體管轉(zhuǎn)換速度的限制，目前還沒(méi)有哪個(gè)晶體管的設(shè)計(jì)能夠迎合可見(jiàn)光較高的轉(zhuǎn)換速度，而這正是研究人員正在努力的方向。
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