開啟全光通訊大門 美國康耐爾大學宣布成功研制出一種超前的全光開關

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)絡還不是真正的全光網(wǎng)絡，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?？茖W家們?yōu)榇艘恢迸Φ貙ふ倚碌募夹g，并已經(jīng)研制出新的方法來對光網(wǎng)絡進行提速，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技術解決了上述難題，這種光開關采用硅材料制作，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，” 康耐爾大學的助理教授Michal Lipson女士如是說。他們研制的全光開關的切換速度是450皮秒（ps），這樣的速度比現(xiàn)有的硅電機（electromechanical）光開關要快70倍，Lipson表示這種全光開關仍有潛力將切換速度提升到數(shù)皮秒級。一皮秒相當于萬億分之一秒，打個不恰當?shù)谋扔鳎喈斢谝幻胍?1,709年的片刻。

這種器件最首要的應用領域是在光通訊網(wǎng)絡里為信號提供路由。在當前的光網(wǎng)絡里，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。一皮焦耳相當于萬億分之一焦耳，或者說相當于一個紫外光子能量的一千倍?？的蜖柎髮W的全光開關包含了一個直形波導，或波長通道，與一個圓行波導相連，或者說是環(huán)行諧振腔，兩個波導寬度都只有450nm。該大學的研究人員稱，新型光開關的問世將加速全光通訊網(wǎng)絡發(fā)展的步伐，使未來的人們享受到更多難以想象的服務和生活。

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