開啟全光通訊大門 美國康耐爾大學(xué)宣布成功研制出一種超前的全光開關(guān)

通常，信號在光纖上是以光的速度在傳輸，不過，從總體上來說，光通訊的速度比光速慢許多，這是因為目前的光網(wǎng)絡(luò)還不是真正的全光網(wǎng)絡(luò)，存在大量電子部件和電路，光信號需要多次的轉(zhuǎn)換、交換、路由才能到達目的地。科學(xué)家們?yōu)榇艘恢迸Φ貙ふ倚碌募夹g(shù)，并已經(jīng)研制出新的方法來對光網(wǎng)絡(luò)進行提速，他們使用一個第二光束來交換一個承載信息的光束，不過用來交換的這些器件不是顯得價格太昂貴就是尺寸過大（相比如今的計算機芯片而言）。美國康耐爾大學(xué)的研究人員日前宣布已經(jīng)成功研制出一種超前的全光開關(guān)技術(shù)解決了上述難題，這種光開關(guān)采用硅材料制作，價格便宜且尺寸比現(xiàn)有計算機芯片小數(shù)千倍。

“我們已經(jīng)演示了一款器件，它可以實現(xiàn)一個低功率光束與另外一條光束的接通和切斷，” 康耐爾大學(xué)的助理教授Michal Lipson女士如是說。他們研制的全光開關(guān)的切換速度是450皮秒（ps），這樣的速度比現(xiàn)有的硅電機（electromechanical）光開關(guān)要快70倍，Lipson表示這種全光開關(guān)仍有潛力將切換速度提升到數(shù)皮秒級。一皮秒相當(dāng)于萬億分之一秒，打個不恰當(dāng)?shù)谋扔?，相?dāng)于一秒要走31,709年的片刻。

這種器件最首要的應(yīng)用領(lǐng)域是在光通訊網(wǎng)絡(luò)里為信號提供路由。在當(dāng)前的光網(wǎng)絡(luò)里，光信號必須轉(zhuǎn)換為電子信號才能被傳統(tǒng)的電子芯片處理，再次傳輸時又需要轉(zhuǎn)換為光信號，這個過程相對來說是很慢的過程。而一個全光開關(guān)則消除了對光電光轉(zhuǎn)換的需求，大大提高系統(tǒng)的處理傳輸速度。Lipson還補充道，業(yè)界中其他的硅全光開關(guān)原型不是尺寸太大就是需要高功率激光，仍有許多缺點需要克服。

該小組研制的環(huán)行諧振腔開關(guān)長度只有20微米，只需25個皮焦耳(picojoule)的能量，這使它非常適合用在光芯片中。一皮焦耳相當(dāng)于萬億分之一焦耳，或者說相當(dāng)于一個紫外光子能量的一千倍?？的蜖柎髮W(xué)的全光開關(guān)包含了一個直形波導(dǎo)，或波長通道，與一個圓行波導(dǎo)相連，或者說是環(huán)行諧振腔，兩個波導(dǎo)寬度都只有450nm。該大學(xué)的研究人員稱，新型光開關(guān)的問世將加速全光通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的步伐，使未來的人們享受到更多難以想象的服務(wù)和生活。

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