前入射光偏振態(tài)嚴(yán)重影響SPPs耦合效率以及SPP傳播方向無法精確控制等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了SPPs的可重構(gòu)定向耦合新機(jī)制，該研究成果對(duì)微納光子芯片水平的SPPs產(chǎn)生、傳輸、調(diào)控、互聯(lián)與探測(cè)等應(yīng)用有重大積極推進(jìn)作用，為未來發(fā)展SPPs大規(guī)模光電子集成與互聯(lián)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

袁小聰教授談到，信息時(shí)代的計(jì)算機(jī)按照“摩爾定律”飛速發(fā)展，但是近年來該定律越來越受到納米尺寸極限的挑戰(zhàn)，而且隨著集成電路中線路密度的增加，其復(fù)雜性和差錯(cuò)率也將呈指數(shù)增長，同時(shí)能耗、散熱也越大，因此人們熱切尋求集成電路的替代方案。集成光子回路將會(huì)用“光子芯片”取代傳統(tǒng)的“電子芯片”，具有傳輸速度快、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過廣大研究人員的努力，現(xiàn)今集成光子技術(shù)已初步取得一些結(jié)果，并應(yīng)用于光通信、光網(wǎng)絡(luò)等，未來的“光子芯片”將成為構(gòu)成整個(gè)“光互聯(lián)世界”王冠上一顆璀璨的明珠，真正實(shí)現(xiàn)高處理速度、高存儲(chǔ)密度、高集成度、低能耗的新一代信息技術(shù)。

荷法科學(xué)家研發(fā)新型光開關(guān) 速率提高350倍

當(dāng)前，普通電子開關(guān)的工作頻率為4 GHz，荷蘭特溫特大學(xué)和法國納米科學(xué)與低溫工程研究所的科學(xué)家開發(fā)出了一種半導(dǎo)體平面微腔開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了1.4 THz的重復(fù)率開啟和關(guān)閉操作，速率提高了350倍，相關(guān)成果發(fā)表在Opt. Lett. 38, 374。

研究人員在砷化鎵和砷化鋁層中構(gòu)造了空腔，并使用1284.1 nm的探測(cè)光測(cè)量其諧振頻率。

實(shí)驗(yàn)中，研究小組使用兩個(gè)由近紅外鈦寶石激光抽運(yùn)的光參量放大器，將探測(cè)光束和觸發(fā)光束射入微腔中。觸發(fā)光束產(chǎn)生電克爾效應(yīng)，在亞皮秒時(shí)間尺度上，改變了空腔材料的折射率。研究人員將觸發(fā)光束的波長延長到2400 nm，以減少空腔內(nèi)的雙光子吸收。據(jù)估計(jì)，空腔只吸收了百萬分之一的入射光。

據(jù)作者所言，空腔存儲(chǔ)時(shí)間大約為300 fs，決定了開關(guān)速率的基本“速率限制”，這種現(xiàn)象不依賴于微腔的幾何結(jié)構(gòu)。

除了超快片上光子調(diào)制，這種新型開關(guān)可能會(huì)應(yīng)用于空腔量子電動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)研究，并且，有可能大大提高未來通信系統(tǒng)甚至量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速率。

美科學(xué)家突破光通信中的標(biāo)準(zhǔn)量子極限

由于固有噪聲的存在，人們很難或者完全不可能從微弱信號(hào)(例如，光網(wǎng)絡(luò)中的微弱信號(hào))中提取有意義的信息。現(xiàn)在，美國聯(lián)合量子研究所(JQI)的科學(xué)家們發(fā)明了一種新方法，可將量子系統(tǒng)的誤碼率降低到標(biāo)準(zhǔn)量子極限以下，從而實(shí)現(xiàn)更高效的通信。

JQI博士后研究員Francisco Elohim Becerra指出，一臺(tái)理想的、效率為100%的接收器可以識(shí)別那些低于標(biāo)準(zhǔn)量子極限(一個(gè)特定的最低限度的誤差率)的非正交相干態(tài)。通過在光的多個(gè)相位中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，科學(xué)家們能夠?qū)⒏嗟男畔⒕幋a成一個(gè)信號(hào)，但是，態(tài)或者相位的數(shù)目越多，接收器越難于識(shí)別，特別是對(duì)低強(qiáng)度信號(hào)而言。

為了“突破”標(biāo)準(zhǔn)量子極限，JQI研究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)自適應(yīng)反饋系統(tǒng)，對(duì)輸入信號(hào)的相位進(jìn)行多次測(cè)量。

實(shí)驗(yàn)裝置包含：波長為633 nm的脈沖He-Ne激光器，用于提供輸入信號(hào);波長為780 nm的連續(xù)激光器，用于提供參考信號(hào);配有分束器的馬赫曾特干涉儀;單模光纖;單光子探測(cè)器以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。實(shí)驗(yàn)中，研究人員測(cè)量了正交移相鍵控的格式中區(qū)分4個(gè)態(tài)時(shí)出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)誤碼率。對(duì)于理想接收器而言，誤碼率為6 dB，低于標(biāo)準(zhǔn)量子極限;而對(duì)于效率為72%的實(shí)際探測(cè)器來說，誤碼率為13 dB，同樣也低于量子極限。

Becerra說，該技術(shù)在應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)之前，還有很多