光子晶体和纳米线组合产生飞跃性成果

本文摘要：与大量顺利的电子构建故事有所不同，光子构建仍正处于婴儿阶段。不同于电子构建，它面对的一个最相当严重的障碍是必须用各种材料取得有所不同功能。 让事情更进一步变得复杂的是，光子构建的很多材料与硅构建技术无法共融。到目前为止，将各种功能性纳米线重复使用光子电路以超过所须要功能的尝试指出，纳米线过小而无法容许光。而更加细的纳米线尽管需要提升光容许和性能，却不会减少能量消耗和设备足迹，在构建方面这两点被指出是“可怕”的。

与大量顺利的电子构建故事有所不同，光子构建仍正处于婴儿阶段。不同于电子构建，它面对的一个最相当严重的障碍是必须用各种材料取得有所不同功能。

让事情更进一步变得复杂的是，光子构建的很多材料与硅构建技术无法共融。到目前为止，将各种功能性纳米线重复使用光子电路以超过所须要功能的尝试指出，纳米线过小而无法容许光。而更加细的纳米线尽管需要提升光容许和性能，却不会减少能量消耗和设备足迹，在构建方面这两点被指出是“可怕”的。

为了解决问题这一问题，日本电信电话株式会社（NTT）研究人员想起了一个方法，将次波长纳米线与一个光子晶体平台连接，他们近日在公开发表于美国物理联合会出版社的《APL光子学》期刊上报告了涉及成果。光子晶体——折光率呈现出周期性调节的人工结构——是其发挥作用的关键。

“一个光子晶体的本地小折光率调节需要产生强劲的光容许，构成极强质量的光学共振器。”NTT基础研究实验室高级科学家MasayaNotomi说道，“我们在工作中充分利用了这种类似性质。

”返回2014年，该团队证明可以用直径仅有100纳米的次波长纳米线较强地容许光，方法是将其置放一个硅光子晶体上。那时，“证明这种容许机制仍正处于初步阶段，但我们的工作顺利地用这种方法在一个硅平台上展出了次波长纳米线设备”，Notomi说道。换言之，当次波长纳米线自身无法沦为不具备强光容许的共振器时，在被置放一个光子晶体上时，它不会造成折光率调节产生光容许。

“对我们的工作来说，我们不会精心打算一个享有充份大光学增益的III-V半导体纳米线，通过用于（纳米探针操作者技术）将其摆放在一个硅光子晶体的纪伊槽内，从而构成一个光学纳米共振器。”该文章首席作者、NTT基础研究实验室Notomi团队研究人员MasatoTakiguchi说道。“通过一系列细心的叙述，我们证明了这种次波长纳米线需要展示出连续波激光波动以及每秒10千兆比特的高速信号调节。

”利用纳米线激光展开光子构建必须符合3个必要条件。“首先，纳米线必须充足小并具备充份的强光容许性能，这可以保证大于的足迹和能量消耗。”Takiguchi说道，“其次，纳米线激光必需需要产生高速信号。

第三，激光波长应当小于1.2微米以防止被硅吸取，所以创立光通信波长在1.3微米至1.55微米之间的次波长纳米线激光十分最重要，从而需要产生高速信号调节。”实质上，此前展出的基于纳米线的激光“波长皆较短于0.9微米，无法被用作硅光子集成电路——除了比较较粗的1.55微米的微米线激光脉冲激光展出之外。”Notomi说道。

这有可能是因为波长更长使其材料增益更加小，从而很难让细纳米线取得激光。此外，“任何类型纳米线的高速调节的零样板也早已构建。”他认为，这也是因为小增益量。

“通过当前的工作，我们把纳米线和硅光子晶体结合解决问题了这些问题。”Notomi说道，“我们的结果首次通过次波长纳米线展出了连续波激光波动，也首次展出了通过纳米线激光展开的高速信号调节。

”该团队需要构建每秒10千兆比特的调节，这与传统上用作光学通信的必要调节高速激光相差无几。“这证明了纳米线激光展示出信息处理的前景，特别是在光子构建电路中。

”Notomi说道。该团队目前最不具前景的工作是基于纳米线的光子集成电路，他们将利用各种有所不同的纳米线构建有所不同的功能，如激光、光子观测以及硅光子集成电路电源等。“我们期望未来15年内将不会必须装有芯片光子网络的处理器，而基于纳米线的光子制备将是一个潜在的解决办法。”Notomi说道。

谈及激光，该团队的下一个目标是构建享有输出或输入波导的纳米线激光。“尽管这种构建对基于纳米线的设备仍然是一个有可玩性的任务，但我们期望它不会在我们的平台上更为更容易构建，因为光子晶体平台在波导相连方面具备内在优势。”该团队计划利用某种程度的技术“自由选择有所不同纳米线”创建“光子设备而非激光”，Takiguchi说道。

“我们想展出我们需要通过在单一芯片上享有有所不同功能构建大量光子设备。

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