我國光子芯片獲新突破 但仍有許多理論與技術(shù)難關(guān)亟待突破

受制于摩爾定律，信息技術(shù)載體的存儲密度與運算速度的提升均面臨瓶頸，人類的目光從“電”轉(zhuǎn)向了速度更快的“光”，“光子芯片”的概念應(yīng)運而生。記者19日從南京理工大學(xué)獲悉，該校蔣立勇教授團隊提出一種新方法，實現(xiàn)了表面等離激元空間編碼功能，從理論上為多功能、多自由度調(diào)控的光子芯片的應(yīng)用開發(fā)助力，讓人們距離光子芯片更近一步。

蔣立勇介紹，在尺寸更小的芯片上通過全光調(diào)控加載更多的功能，擁有更大的存儲密度及更高的運行效率，是芯片發(fā)展的趨勢。但要將光子芯片由概念變?yōu)楝F(xiàn)實，仍有許多理論與技術(shù)難關(guān)亟待突破，如半導(dǎo)體集成工藝兼容性以及光子的多功能、多自由度調(diào)控等。

與電子調(diào)控類似，人們可以通過精確調(diào)控光子行為讓光實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲與運算，目前主流的調(diào)控方法之一是全光相干調(diào)控。其以相干完美吸收效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，采用“面外”對稱入射進(jìn)行相干調(diào)控，但受制于這一理論基礎(chǔ)固有的局限性，全光相干調(diào)控的模式選擇性、空間選擇性及集成性等性能指標(biāo)有所欠缺。

蔣立勇團隊另辟蹊徑，以表面等離激元模式相干機理為理論基礎(chǔ)，創(chuàng)新性地提出了“面內(nèi)”全光相干調(diào)控方法，該方法突破了“面外”全光相干調(diào)控方法的機理限制，具有獨特的模式選擇性和空間選擇性，更有利于芯片集成。

此外，該方法的提出也為人工微納結(jié)構(gòu)相干光譜調(diào)控提供了新思路，可拓展到光子晶體等其他微納光子結(jié)構(gòu)的光譜調(diào)控研究上，未來有望啟發(fā)更多集成光通信、微納顯示和傳感等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。相關(guān)研究成果已在線發(fā)表在國際光學(xué)期刊《光：科學(xué)與應(yīng)用》上。