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摘要：  以色列和德國(guó)科學(xué)家攜手合作，成功研制出首個(gè)光學(xué)拓?fù)浣^緣體，這種新設(shè)備通過(guò)一種獨(dú)特的“波導(dǎo)”網(wǎng)格，為光的傳輸護(hù)航，可減少傳輸過(guò)程中的散射。

關(guān)鍵字：  光學(xué)拓?fù)浣^緣體，波導(dǎo)

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，以色列和德國(guó)科學(xué)家攜手合作，成功研制出首個(gè)光學(xué)拓?fù)浣^緣體，這種新設(shè)備通過(guò)一種獨(dú)特的“波導(dǎo)”網(wǎng)格，為光的傳輸護(hù)航，可減少傳輸過(guò)程中的散射?？茖W(xué)家們表示，最新研究對(duì)光學(xué)工業(yè)的發(fā)展大有裨益。研究發(fā)表在最新一期的《自然》雜志上。

隨著計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度不斷加快以及芯片變得越來(lái)越緊密，人們對(duì)操縱光的設(shè)備變得越來(lái)越小的渴求與日俱增。但當(dāng)這些設(shè)備變小時(shí)，制造過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生瑕疵，使光的移動(dòng)變得毫無(wú)規(guī)律且無(wú)法預(yù)料。人們迫切需要新技術(shù)來(lái)阻止在光傳輸中各類瑕疵造成的散射。

以色列理工大學(xué)的莫迪凱·塞格弗教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)和德國(guó)耶拿大學(xué)的阿歷克斯·薩扎米特教授的團(tuán)隊(duì)攜手，解決了這個(gè)問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)中，他們使用了一列螺旋狀、采用“蜂窩”網(wǎng)格結(jié)構(gòu)排列的“波導(dǎo)”(像電線引導(dǎo)電一樣引導(dǎo)光)，在實(shí)驗(yàn)室展示了一種全新的“光學(xué)拓?fù)浣^緣體”。

在“蜂窩”網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，每個(gè)波導(dǎo)的厚度僅為頭發(fā)絲的十分之一，光在其中受到了拓?fù)浔Ｗo(hù)——即使存在瑕疵，光也會(huì)不間斷地流動(dòng)。塞格弗表示：“拓?fù)浔Ｗo(hù)意味著，光不會(huì)注意瑕疵的存在，會(huì)在瑕疵周圍流動(dòng)。”

拓?fù)浔Ｗo(hù)這一理念最初并非為了光而生，而是為了在固體物質(zhì)中流動(dòng)的電子。然而，以色列理工大學(xué)的米克爾·瑞切特斯曼和約納坦·帕勞特尼克通過(guò)使用一列相互作用的波導(dǎo)，并讓波導(dǎo)變成螺旋狀而非直線形，從而將拓?fù)浔Ｗo(hù)引入光子學(xué)。瑞切特斯曼說(shuō)：“波導(dǎo)的螺旋天性打破了對(duì)稱，因此，在前進(jìn)的方向上，波導(dǎo)會(huì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而在后退方向上，波導(dǎo)會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在我們的實(shí)驗(yàn)中，為了防止光傳輸出現(xiàn)不需要的散射，這一點(diǎn)是必須的。”

瑞切特斯曼接著說(shuō)：“光子拓?fù)浣^緣體有望為我們探究和理解拓?fù)浔Ｗo(hù)提供一個(gè)全新的平臺(tái)。例如，很難或無(wú)法在固體物質(zhì)內(nèi)進(jìn)行的所有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)在使用光能夠進(jìn)行了?！迸羷谔啬峥搜a(bǔ)充道：“最新理念有望成為光子通訊工業(yè)和光的超導(dǎo)體領(lǐng)域的重要部分。這一發(fā)現(xiàn)也意味著科學(xué)家們朝著光子計(jì)算和量子計(jì)算又前進(jìn)了一步。”

光學(xué)工業(yè)是現(xiàn)代計(jì)算和通訊的心臟，光學(xué)使大量數(shù)據(jù)可以通過(guò)光纖快速傳輸。建立在光的流動(dòng)和對(duì)光進(jìn)行控制基礎(chǔ)上的技術(shù)是計(jì)算機(jī)芯片制造和太陽(yáng)能電池的核心技術(shù)。