科学家突破光子回路技术 望取代集成电路

电脑速度慢、手机待机时间短、最新的ipad4机体发热严重……生活中，电子产品的这些问题随处可见。近日，由南开大学信息技术科学学院教授、长江学者袁小聪带领的课题组与美国哈佛大学卡帕索(Capasso)教授课题组合作，在国际科技期刊《科学》(Science)上发表了题目为《可重构偏振调控型表面等离激元定向耦合》的文章，在“光子回路”取代“集成电路”领域取得了重大突破，有望解决上述问题。

据了解，传统微电子技术的特点是依靠集成电子器件提供更高的信息处理速度、存储密度和片上可集成度等能力，但受到纳米尺寸的瓶颈限制，集成电子器件已开始受到制约。与微电子技术发展并行的另一门高新技术——光电子技术，在实现集成光子回路、互联光路、光计算等功能方面显现出巨大的潜力和优势，有可能是取代“集成电路”的新一代信息技术的重要支柱，该技术的关键点是如何在纳米尺寸高度集成的芯片上实现人们像操纵电子那样操控光子。

表面等离激元(SPPs)是在金属表面区域的一种自由电子和光子相互作用的形成的电磁模，经常被称为“能够实现导线传输光子”的信息载体，它在发展新一代光电子集成技术中发挥重要作用，但怎样在纳米尺寸的芯片上实现SPPs的“传输控制”是该领域的一个国际研究热点。

袁小聪在文章中提出了一种全新的SPPs耦合方式，通过一系列亚波长“人”字形微纳金属结构，解决了目前入射光偏振态严重影响SPPs耦合效率以及SPP传播方向无法精确控制等技术难题，实现了SPPs的可重构定向耦合新机制，该研究成果对微纳光子芯片水平的SPPs产生、传输、调控、互联与探测等应用有重大积极推进作用，为未来发展SPPs大规模光电子集成与互联技术奠定了基础。

在谈到“光子回路”未来的应用前景时，袁小聪说，近年来，如何让“光子回路”代替“集成电路”成为光学研究领域的一大热点和难点。电子产品的芯片运行速度越快，集成度越高，能耗就越大，机体也容易发热。以“光子芯片”取代传统的“电子芯片”未来有广泛的应用前景。一方面，“光子芯片”对于降低能耗、减少污染有很大帮助;另一方面，由于光子传播速度远远超出电子，也会满足用户对于电子产品运行速度、待机时间等方面的需求。