美國(guó)光通訊研發(fā)屢獲突破 行業(yè)迎來(lái)革命性事件

　　ICCSZ訊 近期美國(guó)在光通訊方面研發(fā)屢獲突破，白激光研制成功和新型材料研制成功，有望帶來(lái)超快全光通訊，光通訊行業(yè)再迎革命性事件。

　　美研制成功白色激光

　　自上世紀(jì)60年代問(wèn)世以來(lái)，激光已在多個(gè)領(lǐng)域“大顯身手”，但它一直有一個(gè)短板，就是只能發(fā)出單一波長(zhǎng)的光?，F(xiàn)在，美國(guó)科學(xué)家解決了這個(gè)問(wèn)題，他們首次研制出了一款能發(fā)白光的激光器。研究人員表示，白光激光器比發(fā)光二極管(LED)更亮且能效更高，未來(lái)將在照明和無(wú)線通訊領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

　　據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月30日?qǐng)?bào)道，由美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)電子、計(jì)算機(jī)和能源工程學(xué)院的寧存政(音譯)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)研制出一種新奇的納米薄片。這塊纖細(xì)半導(dǎo)體的大小僅為頭發(fā)絲的五分之一，厚度僅為頭發(fā)絲厚度的千分之一，其擁有三個(gè)平行的部分，每部分能發(fā)出紅、藍(lán)、綠三原色中的一種顏色的激光。整個(gè)設(shè)備能發(fā)射所有可見(jiàn)光的激光，從紅色到綠色再到藍(lán)色，或兩者之間的任何顏色，當(dāng)三原色“相遇”時(shí)，就出現(xiàn)了白色的激光。

　　最新研究讓激光替代LED成為主流光源向前進(jìn)了一步。激光更亮、能效更高且能提供更精確和生動(dòng)鮮艷的顯示顏色，可用于計(jì)算機(jī)和電視屏幕上。研究人員也證實(shí)，他們的新型設(shè)備能發(fā)出比目前的顯示器工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多70%的顏色。

　　該研究的另一個(gè)重要應(yīng)用或?qū)⑹强梢?jiàn)光通訊領(lǐng)域，未來(lái)室內(nèi)照明系統(tǒng)或也可用于通訊?？茖W(xué)家們目前正在研發(fā)的技術(shù)名為“Li-Fi”(也就是可見(jiàn)光無(wú)線通信，利用快速的光脈沖無(wú)線傳輸信息)。而現(xiàn)在的“Wi-Fi”使用的是無(wú)線電波。Li-Fi的速度可以達(dá)到Wi-Fi的10多倍，而白色激光Wi-Fi可能是目前正在研發(fā)的基于LED的Li-Fi的10到100多倍。

　　盡管這個(gè)概念非常重要，但要想將這種發(fā)白光的激光器應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活中的照明或顯示屏系統(tǒng)內(nèi)，還面臨很大的障礙。研究人員表示，接下來(lái)的關(guān)鍵是在電池的驅(qū)動(dòng)下獲得同樣的白色激光。就目前的演示而言，研究人員必須使用一臺(tái)激光器來(lái)讓電子發(fā)光。最新實(shí)驗(yàn)將為最終在電操作下獲得白色激光鋪平道路。

　　新型材料望帶來(lái)超快全光通訊

　　美國(guó)普渡大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)出一種新的“等離子氧化材料”，有望帶來(lái)超快全光通訊技術(shù)，至少比傳統(tǒng)技術(shù)要快10倍。相關(guān)論文發(fā)表在近期美國(guó)光學(xué)協(xié)會(huì)的《光學(xué)》雜志上。

　　光通信是用激光脈沖沿光纖來(lái)傳輸信息，用于電話服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)和有線電視;而全光技術(shù)無(wú)論是數(shù)據(jù)流還是控制信號(hào)都是光脈沖，不用任何電信號(hào)來(lái)控制系統(tǒng)。研究人員證明了鋁摻雜氧化鋅(AZO)制造出的光學(xué)薄膜材料是可調(diào)制的。他們用鋁摻雜氧化鋅，在氧化鋅中浸滿了鋁原子以改變材料的光學(xué)性質(zhì)，使它在特定波長(zhǎng)下變得像一種金屬，而在其他波長(zhǎng)下像高電阻介質(zhì)。

　　AZO薄膜的折射率接近于零，它能利用電子云狀的表面等離激元來(lái)控制光。脈沖激光會(huì)改變AZO的折射率，從而調(diào)制反射光的量。這種材料能在近紅外光譜范圍工作，可用在光通訊中，并與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)兼容。

　　研究人員的設(shè)想是利用這種材料來(lái)創(chuàng)造一種“全光等離子調(diào)制器”，或叫光學(xué)晶體管。在電子設(shè)備中，硅基晶體管負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)電源、放大信號(hào)。光學(xué)晶體管是用光而不是電來(lái)執(zhí)行類似任務(wù)，會(huì)使系統(tǒng)運(yùn)行大大加速。

　　用脈沖激光照射這種材料，材料中的電子會(huì)從一個(gè)能級(jí)(價(jià)帶)移動(dòng)到更高能級(jí)(導(dǎo)帶)，留下空穴，并最終與這些空穴再次結(jié)合。晶體管開(kāi)關(guān)的速度受限于完成這一周期的時(shí)間。在他們的AZO薄膜中，這一周期約為350飛秒，比晶體硅要快約5000倍。把這種速度提升轉(zhuǎn)化到設(shè)備中，至少比傳統(tǒng)硅基電子設(shè)備要快10倍。