美開發出迄今最小分光器
- 發佈時間：2015-05-20 01:30:50 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京5月19日電 （記者陳丹）美國猶他大學的工程師在研製比現有機器快數百萬倍的下一代電腦和移動設備方面邁進了一大步：他們開發出了迄今最小的超緊湊型分光器，可將光波劃分為兩個獨立的資訊通道。這個新裝置使製造利用光而非電子來計算和傳輸數據的硅光子晶片更接近現實。19日的《自然·光子學》雜誌對這一成果進行了描述。
“光是你可以用來傳遞資訊的最快的事物，”猶他大學電氣和電腦工程副教授拉傑什·梅農説，“但這些資訊必須被轉換為電子才能進入你的筆記型電腦。而這種轉換會讓速度變慢。”
網際網路依靠光子攜帶資訊通過光纖網路，一旦一個數據流抵達家庭或辦公室終端，光子必須先轉換為電子，路由器或電腦才能夠處理資訊。如果數據流在電腦的處理器內保持光的形態，就可能消除這個瓶頸。梅農説：“我們的願景是用光來完成這一切。計算速度最終可提高數百萬倍。”
為此，研究人員在硅晶片上創建了一個更小型的、看起來有點像條碼的極化分光器，可將引導入射光拆分為二。之前的這種分光器大小超過了100×100微米，而梅農的團隊採用了新演算法來設計分光器，使其尺寸縮小到2.4×2.4微米，相當於人類髮絲寬度的五十分之一，已經接近物理尺度的極限，這使得單一晶片上整合的分光器數量有望達到數百萬個。
新型分光器的潛在優勢並不止于提高電腦的處理速度。其設計使用的是現有的製造硅晶片的工藝，因此生産成本更低。此外，由於光子晶片“運送”的是光子而不是電子，內置這種技術的移動設備，如智慧手機或者平板電腦，將比現在能耗更低、電池壽命更長、産生的熱量更少。
硅光子學可顯著提高機器的能力和速度，比如用於超級電腦、數據中心的伺服器以及無人駕駛汽車和無人機專用的可檢測碰撞的電腦，並最終“走向”家用電腦和移動設備，改善從遊戲到視頻流等應用程式。目前英特爾和IBM等公司均在著力研發首個硅光子學超級電腦，但其仍將使用保持部分電子學的混合處理器。梅農認為，他的分光器有望在三年內應用於這些電腦，而對連接速度要求更高的數據中心也可能很快採用這項技術。
上圖 應用於硅光子晶片的新型分光器俯視圖，其大小僅為人類髮絲寬度的五十分之一。
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