新型材料有望帶來超快全光通訊技術
- 發佈時間：2015-08-11 01:30:34 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京8月10日電 （記者常麗君）美國普渡大學研究人員開發出一種新的“電漿氧化材料”，有望帶來超快全光通訊技術，至少比傳統技術要快10倍。相關論文發表在近期美國光學協會的《光學》雜誌上。
光通信是用鐳射脈衝沿光纖來傳輸資訊，用於電話服務、網際網路和有線電視；而全光技術無論是數據流還是控制信號都是光脈衝，不用任何電信號來控制系統。論文第一作者、博士生納薩尼爾·金賽説，對數據傳輸來説，能調製反射光的量是必要條件，“我們能設計一種薄膜使反射光增加或減少，利用光反射的增減來編碼數據，反射的變化會導致傳輸的變化。”
研究人員證明了鋁摻雜氧化鋅（AZO）製造出的光學薄膜材料是可調製的。他們用鋁摻雜氧化鋅，在氧化鋅中浸滿了鋁原子以改變材料的光學性質，使它在特定波長下變得像一種金屬，而在其他波長下像高電阻介質。
AZO薄膜的折射率接近於零，它能利用電子云狀的表面等離激元來控制光。脈衝鐳射會改變AZO的折射率，從而調製反射光的量。這種材料能在近紅外光譜範圍工作，可用在光通訊中，並與互補金屬氧化物半導體（CMOS）相容。
研究人員的設想是利用這種材料來創造一種“全光電漿調製器”，或叫光學電晶體。在電子設備中，硅基電晶體負責開關電源、放大信號。光學電晶體是用光而不是電來執行類似任務，會使系統運作大大加速。
用脈衝鐳射照射這種材料，材料中的電子會從一個能級（價帶）移動到更高能級（導帶），留下空穴，並最終與這些空穴再次結合。電晶體開關的速度受限于完成這一週期的時間。在他們的AZO薄膜中，這一週期約為350飛秒，比晶體硅要快約5000倍。把這種速度提升轉化到設備中，至少比傳統硅基電子設備要快10倍。
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