美科学家研制出一种新兴纳米光子波导方法

美国麻省理工学院(MIT)的科学家克服了一些设计上的长期困难，制造出一种新式的纳米光波导(nanophotonic waveguide)。该器件也许可以应用于单光子、宽带以及更精巧的光敏晶体管(optical transistors)、光开关、光内存以及延迟器件等。

如果光子器件想要在更小、更快且低耗能线路上与电子线路一较长短，则光子的操控必须在空间、速度以及能量上比目前小上千百倍情况下进行。科学家能以同时达成其中一或两个条件，但要同时满足三个条件非常困难，不过MIT的John Joannopoulos等人办到了。

他们将信息编码后以存在于金属基板及绝缘材料层接口间的光波传递。这种名为表面等离子(surface plasmons)的波，波长可以比自由空间中的光波长短很多，因此器件的尺寸可以缩小，满足上述第一个条件。

此外，亚波长(subwavelength)等离子是一种速度较慢的电磁波，因此”经历”器件材料的非线性特性的时间较长，器件能以较低的能量操作，满足上述第二项要求。最后，藉由数个绝缘层的堆栈，慢速等离子可以具有大得惊人的带宽，而由于各种频率的波可以叠加形成时间非常短的脉冲，使得操作速度更快，因此达到上述第三项要求。

MIT制作的这种器件中，低能耗是另一大优点。等离子通常是凭借光子芯片(photonic chip)上的纳米级沟纹(corrugations)加以导引，一般等离子器件上的沟纹位于金属层中，无可避免地会导致能量传递的损失。然而，在MIT的器件则以绝缘层为主，研究人员发现通过冷却便能大幅减低损耗。