比利時科學(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)用在在高級計算機(jī)芯片、生物傳感器和高效薄膜太陽能電池中的高性能納米級光學(xué)互聯(lián)。 

        等離子體激光是某些材料的自由電子振動產(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，就會激起自由電子的共振，這個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(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)受到了光波長的限制，不能將距離縮短到幾十個納米，IMEC補(bǔ)充到。 

        納米級的等離子激光電路允許在集成電路上用光來傳輸多個并行的信息。但目前高帶寬的光學(xué)信息還必須轉(zhuǎn)化為電信號來傳輸。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)上探測高度受限的短波表面等離子激光偏振的方法。該探測通過在金屬等離子波導(dǎo)上嵌入一個光學(xué)探測器來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)椴▽?dǎo)和光學(xué)探測器有同樣的納米尺寸，表面等離子激光照射到光學(xué)探測器后得到了有效的識別和非?？焖俚捻憫?yīng)。IMEC已經(jīng)做了很多次實(shí)驗(yàn)來演示這個電子探測方案。測量的偏振相關(guān)性、波導(dǎo)長度和測量光譜響應(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)來自有限元和時域有限差的計算。（編輯：曾聰）