可實現(xiàn)光學資訊處理具備10G調變訊號晶片問世

　　美國萊斯大學(Rice University)的研究人員開發(fā)出一款微米等級的空間式光調變器(spatial light modulator，SLM)，號稱可將光學資訊處理系統(tǒng)性能提升數(shù)個等級。萊斯大學所開發(fā)的這種「天線單晶片(antenna on a chip)」類似運用在感測與影像裝置中的元件，具備以10Gbps速度調變訊號的潛力，可在3D「自由空間(free space)」運作。

　　該校電子與資訊工程助理教授徐千帆(Qianfan Xu)表示，這種 SLM 晶片與目前的尖端技術有顯著不同。「利用這種元件，我們能制作出高良率的超大型陣列」徐千帆指出：「我們所開發(fā)的元件是以矽材料為基礎，可在現(xiàn)有商業(yè)化CMOS廠房生產(chǎn)，而且能以非常高的速度運作?！顾c同仁已在最新的線上科學期刊《Nature》發(fā)表其研究成果;而這種天線單晶片可能不適用一般運算領域，但能應用在媲美超級電腦性能的光學處理任務上。

　　在目前的電腦中，光線是被局限為2D電路，與光波導(waveguide)搭配才能由此處移動到他處;研究團隊表示，2D系統(tǒng)無法利用「光學的大量多工(multiplexing)能力」，而事實上，「多重光束能在同一個空間中傳導，而且不會相互影響」。傳統(tǒng)的整合式光學元件是仰賴像素陣列(an array of pixels)，其傳輸能以非?？斓乃俣雀淖?徐千帆表示：「在光束的路徑中，可以改變光從另一端出來時的強度與相位?！?/p>

　　萊斯大學所開發(fā)的SLM晶片基本上是奈米級的結晶矽(crystalline silicon)肋骨狀結構，在與金屬電極連結的正/負摻雜(positively and negatively doped)矽板之間形成一個空間(共振腔)。那些“肋骨”的位置會產(chǎn)生奈米等級的「擾動(perturbations)」，并協(xié)調共振腔(resonating cavity)與外部的入射光線耦合。耦合作用會把入射光線拉進共振腔，而只有紅外線會穿透矽;但徐千帆表示，一旦光線被SLM捕獲，就能在由晶片這頭穿透至另一頭的時候被操縱，兩個電極之間的電場能以非常高速進行傳輸?shù)拈_與關。

　　據(jù)徐千帆表示，萊斯大學所開發(fā)的元件具備以10Gbps速度調變訊號的潛力：「我們認為這將能大幅提升光學資訊處理系統(tǒng)的性能。」研究團隊預期，這種自由空間SLM能運用在成像、顯示、全像(holographic)、量測以及遠距感測等應用領域。