據(jù)美國電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)網(wǎng)站近日報道，哥倫比亞大學(xué)研究人員研制出迄今最小光學(xué)集成電路，其能在很寬的波長范圍內(nèi)表現(xiàn)出高性能水平，有望徹底改變光通信和光信號處理等關(guān)鍵技術(shù)。該突破性成果發(fā)表在近日出版的《自然·納米技術(shù)》雜志上。

將光集成電路縮小到現(xiàn)有計算機(jī)芯片中集成電路的尺寸，是科學(xué)界一直試圖攻克的難題，但他們始終無法將各種波長的光壓縮在一起。而哥倫比亞大學(xué)研發(fā)的光集成電路，是一種波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換裝置，其內(nèi)“模分復(fù)用”技術(shù)能在芯片上加入更多的光通信通道。“效果就像大橋上突然增加了幾倍的交通容量，或足球場能神奇地容納多支球隊(duì)同時訓(xùn)練。”論文共同作者、哥倫比亞大學(xué)副教授于南方(音譯)說。

新模式轉(zhuǎn)換器首次將集成電路尺寸縮小到光波長的1.7倍，而之前同類裝置都是光波長的幾倍到幾百倍，并且它能在很寬的波長范圍內(nèi)將輸入波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)變成輸出波導(dǎo)模式。

取得這些前所未有性能的關(guān)鍵是，研究人員將一種超表面結(jié)構(gòu)集成到了光學(xué)波導(dǎo)上。超表面結(jié)構(gòu)是一類厚度小于波長的二維超薄材料，可實(shí)現(xiàn)對光傳播模式的靈活有效調(diào)控。這次所用的超表面結(jié)構(gòu)由許多納米天線按亞波長間隔排列而成，能吸收波導(dǎo)最里面的光，調(diào)節(jié)吸收光的性能后再將其返回波導(dǎo)中。由于納米天線排列緊密，從而可在不到兩倍波長的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換。

于南方表示，他們計劃進(jìn)一步改進(jìn)模分復(fù)用系統(tǒng)，同時使用更加靈活的光學(xué)材料，以更有效地調(diào)控波導(dǎo)內(nèi)光的傳播。