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日科學家成功研制出三維光子晶體 光埋入能力提高4倍

摘要:日本東京大學量子情報研究機構(gòu)野村政宏(NOMURA,Masahiro)等人,近日開發(fā)出高性能的“三維光子晶體”。該晶體預料將會是實現(xiàn)下一代高速計算時的重要組件材料。由于精密設(shè)計的形狀,光埋入性能提高為以往的四倍。除了有利于計算機的高速、省電計算處理外,也期望可應用作為防竊聽的“量子密碼”光源。
  日本東京大學量子情報研究機構(gòu)野村政宏(NOMURA,Masahiro)等人,近日開發(fā)出高性能的“三維光子晶體”。該晶體預料將會是實現(xiàn)下一代高速計算時的重要組件材料。由于精密設(shè)計的形狀,光埋入性能提高為以往的四倍。除了有利于計算機的高速、省電計算處理外,也期望可應用作為防竊聽的“量子密碼”光源。

  三維光子晶體,是可將光粒封在內(nèi)部的半導體晶體。在埋入以其他半導體材料制作的小球狀物,也可同時聚集電子。此種晶體外部受到光線照射時,晶體內(nèi)的光和電子會重復地交互作用,使光放大增加,進而產(chǎn)生效率極佳的激光。與以往的半導體激光器相比,組件中產(chǎn)生的光能以1000倍左右的高效率提取。

  研究團隊以電子顯微鏡確認,將細刻如梳子齒狀般、厚度200納米的半導體板堆棧25層,即可制作成長寬約10微米的三維光子晶體。 


圖1 東京大學研制出三維光子晶體的結(jié)構(gòu)

  目前的課題是晶體中會漏出微弱的光,但因為半導體板多層堆棧之故,讓光仍然得以立體地圍繞在一起。

  晶體中多數(shù)的光粒子經(jīng)過長時間埋入,能提高晶體發(fā)光的性能。在光通訊使用的、波長1.3微米的光埋入實驗中,研究了晶體的質(zhì)量。借助“Q值”,得知性能提高到以往的四倍。

  研究團隊分析認為“晶體的質(zhì)量必須達到能正確產(chǎn)生激光的等級”。嘗試以調(diào)整自外部照射進來的光等改良方式,并以實際光源的機能進行考慮。 


圖2 顯示的效果完全抑制物質(zhì)排放的三維光子晶體。 (A) 5層堆疊晶體和( B ) 9層堆疊

  在新技術(shù)的基礎(chǔ)下,將來得以代替大規(guī)模集成電路芯片的電力配線,以光傳送數(shù)據(jù)等應用方式而備受期待。計算機的信號處理可望達到高速、省電的境界。
內(nèi)容來自:光電新聞網(wǎng)
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關(guān)鍵字: 三維光子晶體
文章標題:日科學家成功研制出三維光子晶體 光埋入能力提高4倍
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