新型纳米材料使可重写的集成纳米光子电路成为可能

本文摘要：德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员研发了一种混合纳米材料，需要对光学元件展开载入、读取和改写操作者。研究人员指出，这种纳米材料及开发技术可以用来建构新一代的光学芯片和电路。 在杂志《NanoLetters》公开发表的研究中，该德克萨斯团队叙述了如何通过从等离子体表面开始创立他们的新型混合纳米材料的过程。表面等离子体光子学是研究利用光子碰撞金属表面时产生的电子密度波动的一门学科。这些类似于波的波动电子被称作表面等离子体激元。

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员研发了一种混合纳米材料，需要对光学元件展开载入、读取和改写操作者。研究人员指出，这种纳米材料及开发技术可以用来建构新一代的光学芯片和电路。

在杂志《NanoLetters》公开发表的研究中，该德克萨斯团队叙述了如何通过从等离子体表面开始创立他们的新型混合纳米材料的过程。表面等离子体光子学是研究利用光子碰撞金属表面时产生的电子密度波动的一门学科。这些类似于波的波动电子被称作表面等离子体激元。

　　在这种情况下，金属表面由覆盖面积了映射有光感特性分子的聚合物层的铝纳米颗粒包含。　　这些光致变色分子需要和光再次发生量子相互作用，使的分子显得半透明或不半透明。在德克萨斯研究人员建构的光子电路中，金属等离子体表面和光致变色分子代表两个量子系统。

在这个设计中，两个量子系统之间的相互作用或耦合是十分强劲的。通过利用这些现象，研究人员建构了一个需要掌控光的方向的波导，对构建光子电路的设计至关重要。　　研究人员首先用于绿色激光在纳米材料中创立了他们的波导。然后，他们需要用于UV光线读取该波导，接着他们用于绿色激光新的载入波导图案。

研究团队指出，这是人类首次需要用于仅有光学技术来改写波导。　　在我们的工作中，我们用混合等离子体波导作为一个量子系统，并将分子加到到聚合物作为第二个量子系统，LinhanLin，该研究的联合作者之一，在与IEEESpectrum的电子邮件专访中说明道。一旦这两个量子系统之间再次发生强劲耦合起到，我们只需用于UV紫外线照射样品，就能朝两个有所不同的新方向转变混合等离子体波导的谐振频率。　　根据Lin的众说纷纭，当样品被UV紫外线照射的瞬间，混合等离子体波导在该谐振频率下就无法工作了，或者换回个众说纷纭，波导被甩除了。

一旦绿色激光太阳光在样品上（分子显得半透明），谐振频率将回到初值。通过该途径，我们取得了波导的工作方式，所以说道我们创立了波导，Lin补足道。　　当然，该可改写光学系统的概念不是全新的;它是以CD和DVD这类光学存储介质为基础的。

但是，CD和DVD必须可观的光源，光学介质和光检测器来工作。这里研发的可改写构建光子电路的优点是可以应用于在2-D材料上。　　为了研发可改写的构建纳米光子电路，人们必需需要将光容许在二维（2-D）平面内，其中光可以在平面中展开长距离传输，而且在其传播方向，幅度，频率和振幅上被给定掌控，YuebingZheng，领导这项研究的一位德克萨斯大学教授，在专访中说道到。

我们的材料是一种混合物质，使研发可改写的构建纳米光子电路沦为有可能。　　一些工程应用于必须等到这些可改写的构建纳米光子电路成熟期完备。Lin说明说道，要将这项技术应用于到实验室之外，必须提升这种可改写设备的稳定性，同时缩短其使用寿命。

此外，还必须使混合等离子体波导的工作频率与片上通信频率给定。　　Zeng补足说道：我们的目标是研发打破波导的可改写光学元件，这将造成可改写光学滤波器，信道上升滤波器，延迟线，传感器，激光器，调制器，色散补偿器等的经常出现。

这些都是未来光子集成电路的关键组件。

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