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号称可实现光学信息处理系统的SLM芯片

2012-11-21 17:12
瑾年Invader
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  美国莱斯大学(Rice University)的研究人员开发出一款微米等级的空间式光调变器(spatial light modulator,SLM),号称可将光学信息处理系统性能提升数个等级。

  莱斯大学所开发的这种“天线单芯片(antenna on a chip)”类似运用在感测与影像装置中的组件,但不同于那些2D半导体芯片,该芯片可在3D“自由空间(free space)”运作。该校电子与资讯工程助理教授徐千帆(Qianfan Xu)表示,这种 SLM 芯片与目前的尖端技术有显著不同。

  “利用这种组件,我们能制作出高良率的超大型数组;”徐千帆指出:“我们所开发的组件是以硅材料为基础,可在现有商业化CMOS厂房生产,而且能以非常高的速度运作。”他与同仁已在最新的在线科学期刊《Nature》发表其研究成果;而这种天线单芯片可能不适用一般运算领域,但能应用在媲美超级计算机性能的光学处理任务上。

  在目前的计算机中,光线是被局限为2D电路,与光波导(waveguide)搭配才能由此处移动到他处;研究团队表示,2D系统无法利用“光学的大量多任务(multiplexing)能力”,而事实上,“多重光束能在同一个空间中传导,而且不会相互影响”。传统的整合式光学组件是仰赖像素数组(an array of pixels),其传输能以非常快的速度改变;徐千帆表示:“在光束的路径中,可以改变光从另一端出来时的强度与相位。”

  莱斯大学所开发的SLM芯片基本上是奈米级的结晶硅(crystalline silicon)肋骨状结构,在与金属电极连结的正/负掺杂(positively and negatively doped)硅板之间形成一个空间(共振腔)。那些"肋骨"的位置会产生奈米等级的“扰动(perturbations)”,并协调共振腔(resonating cavity)与外部的入射光线耦合。

   图1  莱斯大学所开发的天线单芯片内部结构显微影像

  (来源:Xu Group/Rice University)

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