您喜欢的任何颜色:NIST 科学家在微型光电路中创造“任何波长”激光器

NIST 科学家和合作者开创了一种通过将特殊材料的复杂图案沉积到硅晶片上来制造光集成电路的方法。

来源:美国国家标准技术研究所

信用:R。雅各布森/NIST

将数十亿电子设备装入几平方英寸的计算机芯片为数字经济提供了动力,并改变了世界。科学家们可能即将发起一场类似的技术革命——这次是利用光。

为了实现这一目标,美国国家标准与技术研究所 (NIST) 的科学家和合作者开创了一种方法,通过将特殊材料的复杂图案沉积到硅晶片上来制造光集成电路。这些所谓的光子芯片使用激光器、波导、滤波器和开关等光学器件来传输光并处理信息。这项新进展可能会极大地推动人工智能、量子计算机和光学原子钟等新兴技术的发展。

制造光电路像电子电路一样强大且无处不在,是当今的技术前沿之一,NIST 物理学家 Scott Papp 表示,他的团队领导了本周在《自然》杂志上发表的这项研究。“我们正在学习制造具有多种功能的复杂电路,跨越许多应用领域。”

光速

在信息传输和处理方面,光可以做到电无法做到的事情。光子(光的粒子)在电路中的运行速度比电子快得多。

激光对于控制光学原子钟和量子计算机等强大的新兴量子技术也至关重要。

但在集成光子学真正取得进展之前,还存在一些障碍。其中之一涉及激光。高质量、紧凑且高效的激光器仅存在于几种波长或颜色的光中。例如,半导体激光器非常擅长产生波长为 980 纳米(即十亿分之一米)的红外光,这种颜色刚好超出人类视觉范围。

多层方法

一颗芯片,多种潜在用途

信用:S。帕普/NIST