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等离激元材料可实现超快全光通信

发布时间:2019-10-12 21:18:39

研究人员制备了一种“等离氧化材料”,这种材料有利于全光通讯,这种通讯比传统通信技术快10倍。在光通讯中,激光脉冲可用于在光纤中传递信息,包括电话业务、网络和光纤电视等。来自普渡大学的研究人员表明,使用AZO光学材料可改变光的反射,且需要的能量更少。

低能量是非常重要的,因为如果你想要非常快速地进行操作,那么你需要低能量消耗。否则,你的材料可能会更热,且会熔化。全光学意味着在整个过程中并不使用电子信号来控制系统,数据流合控制信号等都是由光脉冲来完成。对于光反射量的调控是非常必要的,尤其是对于潜在的商业应用,例如数据传输等。“我们可以通过控制膜来调控反射量。你可以通过改变光反射量来进行数据编码,反射量的改变最终会导致透射量的改变。”Kinsey说。该材料可在近红外光谱区域工作,而这也正是光通信采用的波长范围。这种技术也可能带来高速光通信方面的进步。研究人员创造了一种全光等离子调制器,这种调制器采用CMOS兼容的材料。

在电子器件中,硅基晶体管对于控制能量和放大信号等是必不可少的。而光学晶体管具有类似的功能,只是其传递速度会更快。将材料放置在激光条件下会引起材料中的电子激发,从而发生跃迁,产生自由电子和空穴,而最终电子会和空穴发生复合。晶体管的切换速度则取决于传统半导体材料完成一个周期所需要的时间。在这种新型AZO薄膜系统中,完成整个过程大概需要350飞秒,比晶体硅要快5000倍。而速度方面的提升至少可以使得设备的反应速度可提高10余倍。

AZO薄膜的折射率几乎是零,其具有非常不同的性质。和其他材料不同,金属材料可以将折射率降低到1甚至0以下。当电磁波从一种介质到另一种介质的时候会发生弯曲,而每一种材料都有自己的折射率。激光脉冲会改变AZO的折射率,反过来对于反射光的调控也可以有利于提高材料的性能。当你操作的范围内折射率很低,那么效果就会更好,从而提高反射改变量和透射该变量。

一种新型低温合成技术对于材料的性能是至关重要的。“对于商业应用来说制备温度不能太高,因为温度太高会损坏芯片或者设备。通过改变制备温度,你也可以改变材料的性能。”Kinsey说。不仅如此,AZO使得调节超材料称为可能,并可以加快商业步伐。

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