德法科學(xué)家光子研究獲得重大進(jìn)展

    根據(jù)最近一項實驗顯示，擁有電子與分子特性的光子可能適用于傳感器與光纖領(lǐng)域。一個研究小組發(fā)現(xiàn)，一種能夠自我維持(self-sustaining)的光波──光孤子(solitons)，可形成類似分子的穩(wěn)定狀態(tài)。另一個研究小組則將光子的霍爾效應(yīng)延伸到聲子，如此將能在晶格中把振動量子化。 </P>

    首個發(fā)現(xiàn)可能會使光纖通訊線路實現(xiàn)兩倍的容量，且不需要使用增益器。第二個結(jié)果也許能用介電質(zhì)材料實現(xiàn)霍爾效應(yīng)傳感器。</P>

    透過光孤子實驗中的光“分子”，德國Rostock大學(xué)教授Martin Stratmann與Fedor Mitschke展示了能自我維持光波且不會消散的光孤子，能形成類似分子的穩(wěn)定成對結(jié)構(gòu)。Stratmann與Mitschke預(yù)測這種結(jié)構(gòu)可用來表現(xiàn)數(shù)字光學(xué)編碼中的第三邏輯值，并使電流光纖的信息容量高出一倍。 </P>

    光孤子大多存在具有波形的媒介中，在光纖應(yīng)用中，光孤子能在非線性射散遷移光纖中產(chǎn)生，其每個脈沖的后沿(trailing edge)均快于前沿(leading edge)。如此在光纖長度內(nèi)，波的峰值放大率將會增加而非減少，從而在不使用增益器情況下產(chǎn)生驚人的放大率。 </P>

    1980年，貝爾實驗室開發(fā)了首個光孤子光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。幾年前，Nippon Telegraph and Telephone (NTT)公司的實驗室展示了色散遷移光孤子數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，當(dāng)不使用增益器時，能以640Gbps速度達(dá)到100公里傳輸距離。NTT同時宣布已成功在不使用增益器條件下，在100萬公里光纖網(wǎng)絡(luò)中以40Gbps速率傳輸光孤子串流。NTT的研究人員同時在開發(fā)一種用于光孤子通訊的時分與波分復(fù)用系統(tǒng)。 </P>

    Rostock的研究員則為其光孤子分子結(jié)構(gòu)添加了可傳遞更多信息的功能。為建立這種分子，Stratmann與Mitschke分別使用了亮光孤子與暗光孤子以呈現(xiàn)負(fù)電荷與正電荷(即電子與無電子或電洞)。他們將兩個亮光孤子與一個暗光孤子結(jié)合，可以‘膠合’成光分子。 </P>

    研究人員目前正在建構(gòu)其它類形的光孤子分子。 </P>

    幾個星期前，Mitschke、Rostock與Soeren Rutz教授展示了可存在于流動或固定狀態(tài)的光孤子分子數(shù)組，研究人員將之稱為光孤子氣體或光孤子晶體。</P>

    法國的Grenoble強(qiáng)磁場實驗室(Grenoble High Magnetic Field Laboratory)提出了一項在聲子中觀察到霍爾效應(yīng)的報告。這項工作是以數(shù)年前由Grenoble研究員Geert Rikken的發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)──Rikken發(fā)現(xiàn)了光子中的霍爾效應(yīng)──這是一項令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，因為過去一向認(rèn)為僅有具電荷特性的電子會對外在磁場產(chǎn)生這樣的反應(yīng)。現(xiàn)在，Rikken與Grenoble的同事Cornelius Strohm及Peter Wyder展示了聲子也同樣能具有霍爾效應(yīng)。 </P>

    通常，霍爾效應(yīng)會在電流垂直流經(jīng)磁場中的導(dǎo)體時發(fā)生。在磁場作用下，電子會開始以圓圈方式運(yùn)動，并隨著圓圈中心垂直漂移到電流。這種效應(yīng)通常被應(yīng)用于磁場傳感器。 </P>

    由于光子不帶電荷，Rikken在早期實驗中觀察到的效應(yīng)顯示的是熱電流而非電流。與光子相同，聲子也不帶電荷，但在最近的實驗中，熱電流可以垂直地流到磁場與電流方向。 </P>

    研究人員展示了流過鋱化鎵紅寶石晶格(一種用于磁光學(xué)的順磁半導(dǎo)體)之熱電流所產(chǎn)生的效應(yīng)，同時施加垂直磁場。如此將引發(fā)熱電流的流動。 </P>

    霍爾效應(yīng)廣泛地被應(yīng)用于感測與交換等半導(dǎo)體領(lǐng)域。而以聲子為基礎(chǔ)的霍爾效應(yīng)則可能引領(lǐng)磁光學(xué)材料與組件進(jìn)入全新的應(yīng)用模式，從而產(chǎn)生出全新的傳感器類型。

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