新材料让多波段光速减慢

2011-4-14 10:02 来源: 中国科学院
603 收藏到BLOG

  纽约大学布法罗分校工程师利用“彩虹陷阱效应”开发出一种名为纳米等离子激元的构造材料,能将多个波段光波减慢,有助于改进当前光学数据的存储与通讯技术。该研究发表在3月29日出版的《美国国家科学院院刊》上。

  传统方法只能捕获狭窄波段里的一种波长,而纽约大学布法罗分校工程与应用科学系的电学工程副教授甘乔强(音译)和利哈伊大学同事将多个波长的光陷落在单个芯片中。他们在金属表面刻下不同深度的纳米凹槽,转变了它的光学性质,制造出了这种纳米等离子激元构造材料。由于材料表面的等离子激元共振,入射光会激发电子波,使它们在金属表面来回震荡。由此,光会被减慢陷落在共振区,并按波长分布。

  甘乔强说:“光传播的速度非常快,但我们的材料能将多个波段的光速大大减慢,就好像我能用手抓住它一样。我们已经捕获了从红到绿的光谱,现在致力于捕获从红到蓝更宽波段的光,希望能捕获整个彩虹。”而且,传统的慢光技术要求超冷低温条件,这种能捕获慢光共振的纳米等离子激元构造材料,在室温下就能做到。

  在不同的位置捕获不同波长的光,为光数据存储提供了潜在可能。甘乔强解释说,光学信号数据的处理,受信号翻译速度的限制。如果信号能减慢,就能处理更多信息而不会使系统超载。该技术的目标是在多元多波段光通讯领域取得突破,将光数据按不同波长妥善调制,由此大大加强处理和传输能力。如果能让光完全停下来,将为数据存储打开新的大门。

  甘乔强还指出,这种等离子激元芯片在纳米电子元件和光子元件之间建立了联系,将不同类型的设备整合在一起,为实现光学计算操作提供了先决条件,并有助于开发更灵敏的“芯片实验室”、生物传感器和高效薄膜光电材料。