巴倫西亞理工大學(xué)(UPV)納米光子技術(shù)中心(NTC)的科學(xué)家設(shè)計(jì)了新型硅納米天線，可直接應(yīng)用于下一代可重構(gòu)光子芯片的通信和數(shù)據(jù)處理。這種結(jié)構(gòu)為新型微型納米生物傳感器的開發(fā)以及基于量子光學(xué)的未來系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)打開了大門。

NTC-UPV團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果結(jié)合了介質(zhì)無線應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和等離子體的優(yōu)點(diǎn)。這為新一代超集成混合網(wǎng)絡(luò)開辟了道路，這也是本研究的主要貢獻(xiàn)。

研究通過一種新型的介質(zhì)納米天線，克服了等離子體的限制，實(shí)驗(yàn)證明了第一個(gè)無線介質(zhì)-電漿子連接，為新的混合結(jié)構(gòu)打開了大門。所得結(jié)果對(duì)芯片內(nèi)部可重構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、超高速光學(xué)器件的開發(fā)以及超小型生物傳感器的實(shí)際應(yīng)用具有直接意義。多虧了等離子體結(jié)構(gòu)，這也為與未來量子系統(tǒng)建立接口打開了大門。這項(xiàng)研究的合著者，NTC研究人員塞爾吉奧·萊查戈(Sergio Lechago)說：等離子體器件能夠在光譜學(xué)、近場和傳感光學(xué)顯微鏡等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重要應(yīng)用。

這要?dú)w功于它們在納米水平上操縱光線的獨(dú)特能力。在集成在芯片中的通信中，等離子體能夠開發(fā)出超緊湊和廉價(jià)的設(shè)備(調(diào)制器、探測器或源)，這些設(shè)備能夠以非常高的運(yùn)行速度和低能耗運(yùn)行。在光學(xué)芯片中連接這些設(shè)備的自然方式是使用金屬納米波導(dǎo)。然而，引導(dǎo)光通過這些設(shè)備會(huì)導(dǎo)致非常高的傳播損耗，并對(duì)可重構(gòu)性造成一定的限制。等離子體納米天線的應(yīng)用，已經(jīng)被提出來取代和改善金屬互連的性能，但這些天線具有低方向性和高損耗，阻礙了它們在許多實(shí)際應(yīng)用中。

在這項(xiàng)研究中，克服了所有這些限制，引入了一種新的介質(zhì)納米天線設(shè)計(jì)，作為等離子體系統(tǒng)的有效接口。這使得將等離子體和硅光子學(xué)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來成為可能，這將導(dǎo)致更高效、更快和可重構(gòu)的芯片。UPV納米光子技術(shù)中心實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的這一新突破，也可以應(yīng)用于生物化學(xué)或農(nóng)業(yè)食品工業(yè)等領(lǐng)域，因?yàn)檫@些混合系統(tǒng)可以作為多用途的傳感器，可使光與納米尺度的有機(jī)和無機(jī)結(jié)構(gòu)相互作用。

博科園｜研究/來自：Asociacion RUVID

參考期刊《ACS Photonics》

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