比利時(shí)科學(xué)家用等離子體激光技術(shù)在芯片上集成納米光組件

        5月6日消息，比利時(shí)研究機(jī)構(gòu)IMEC日前宣布了基于等離子體激光（plasmonic）效應(yīng)將高速CMOS電路和納米光（nanophotonic）電路集成在一起的方法。 

        基于金屬結(jié)構(gòu)的納米光可以置入納米級(jí)的構(gòu)造，這比傳統(tǒng)的光學(xué)器件小的多。該等離子體激光技術(shù)目前還處于實(shí)驗(yàn)階段，并有望應(yīng)用在在高級(jí)計(jì)算機(jī)芯片、生物傳感器和高效薄膜太陽(yáng)能電池中的高性能納米級(jí)光學(xué)互聯(lián)。 

        等離子體激光是某些材料的自由電子振動(dòng)產(chǎn)生的準(zhǔn)粒子（quasi-particles），IMEC的研究成果日前刊登在自然光子學(xué)五月份的雜志上。 

        IMEC表示，納米架構(gòu)金屬的光學(xué)特性極有希望應(yīng)用在納米光器件中。當(dāng)該納米結(jié)構(gòu)被可視光或近紅外光照射，就會(huì)激起自由電子的共振，這個(gè)被稱作表面等離子激光，產(chǎn)生了光學(xué)諧振。這些表面等離子激光可以在深次波長(zhǎng)(deep-subwavelength)捕捉、定向和聚焦電磁能量。這跟傳統(tǒng)的絕緣光學(xué)波導(dǎo)不同，傳統(tǒng)波導(dǎo)受到了光波長(zhǎng)的限制，不能將距離縮短到幾十個(gè)納米，IMEC補(bǔ)充到。 

        納米級(jí)的等離子激光電路允許在集成電路上用光來(lái)傳輸多個(gè)并行的信息。但目前高帶寬的光學(xué)信息還必須轉(zhuǎn)化為電信號(hào)來(lái)傳輸。為了讓這種芯片能將高速CMOS電路和等離子激光電路結(jié)合，需要采用有效和快速的部件將等離子激光波導(dǎo)和電子器件聯(lián)系到一起。 

        IMEC已經(jīng)演示了在金屬-電介質(zhì)-金屬的等離子波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上探測(cè)高度受限的短波表面等離子激光偏振的方法。該探測(cè)通過(guò)在金屬等離子波導(dǎo)上嵌入一個(gè)光學(xué)探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)椴▽?dǎo)和光學(xué)探測(cè)器有同樣的納米尺寸，表面等離子激光照射到光學(xué)探測(cè)器后得到了有效的識(shí)別和非?？焖俚捻憫?yīng)。IMEC已經(jīng)做了很多次實(shí)驗(yàn)來(lái)演示這個(gè)電子探測(cè)方案。測(cè)量的偏振相關(guān)性、波導(dǎo)長(zhǎng)度和測(cè)量光譜響應(yīng)在實(shí)驗(yàn)上獲得的影響非常符合理論假設(shè)，該假設(shè)來(lái)自有限元和時(shí)域有限差的計(jì)算。（編輯：曾聰）