日科学家成功研制出三维光子晶体 光埋入能力提高4倍

　　日本东京大学量子情报研究机构野村政宏（NOMURA,Masahiro）等人，近日开发出高性能的“三维光子晶体”。该晶体预料将会是实现下一代高速计算时的重要组件材料。由于精密设计的形状，光埋入性能提高为以往的四倍。除了有利于计算机的高速、省电计算处理外，也期望可应用作为防窃听的“量子密码”光源。

　　三维光子晶体，是可将光粒封在内部的半导体晶体。在埋入以其他半导体材料制作的小球状物，也可同时聚集电子。此种晶体外部受到光线照射时，晶体内的光和电子会重复地交互作用，使光放大增加，进而产生效率极佳的激光。与以往的半导体激光器相比，组件中产生的光能以1000倍左右的高效率提取。

　　研究团队以电子显微镜确认，将细刻如梳子齿状般、厚度200纳米的半导体板堆栈25层，即可制作成长宽约10微米的三维光子晶体。 

图1 东京大学研制出三维光子晶体的结构

　　目前的课题是晶体中会漏出微弱的光，但因为半导体板多层堆栈之故，让光仍然得以立体地围绕在一起。

　　晶体中多数的光粒子经过长时间埋入，能提高晶体发光的性能。在光通讯使用的、波长1.3微米的光埋入实验中，研究了晶体的质量。借助“Q值”，得知性能提高到以往的四倍。

　　研究团队分析认为“晶体的质量必须达到能正确产生激光的等级”。尝试以调整自外部照射进来的光等改良方式，并以实际光源的机能进行考虑。 

图2 显示的效果完全抑制物质排放的三维光子晶体。 (A) 5层堆叠晶体和（ B ） 9层堆叠

　　在新技术的基础下，将来得以代替大规模集成电路芯片的电力配线，以光传送数据等应用方式而备受期待。计算机的信号处理可望达到高速、省电的境界。