低带宽？一次使用更多颜色

彩虹不仅仅是颜色 - 每种颜色的光都有自己的频率。频率越高，传输信息的带宽就越高。

目前，在电子芯片上仅使用一种颜色的光限制了基于感测散射颜色变化的技术，例如检测血液样本中的病毒，或者在监视田地或森林时处理植被的飞机图像。

同时投入多种颜色将意味着同时部署多个信息渠道，不仅扩大了今天的电子产品的带宽，而且还扩大了即将出现的“纳米光子学”的带宽，这些“纳米光子学”将依赖光子 - 快速无质量的光粒子 - 用纳米级光学器件处理信息，而不是缓慢而沉重的电子。

IBM和英特尔已经开发出超级计算机芯片，将更高带宽的光与传统的电子结构相结合。

随着研究人员设计最终用光子学取代电子产品的解决方案，普渡大学领导的团队简化了制造工艺，允许在电子芯片上同时使用多种颜色而不是一次使用单一颜色。

研究人员还讨论了从电子学到纳米光子学的转变中的另一个问题：产生光的激光器需要更小以适应芯片。

普渡大学电子与计算机工程副教授Alexander Kildishev说：“激光器通常是单色器件，因此制作激光可调谐或多色激光是一项挑战。” “此外，制造一系列纳米激光器在芯片上同时产生多种颜色是一项巨大的挑战。”

这需要缩小“光学腔”的尺寸，这是激光器的主要部件。普渡大学，斯坦福大学和马里兰大学的研究人员第一次在纳米腔中嵌入了所谓的银“表面” - 比光波更薄的人造材料 - 制造超薄激光。

“光学腔在两个镜子之间的激光中捕获光。当光子在镜子之间反弹时，光量增加，使激光束成为可能，”Kildishev说。“我们的纳米腔将制造超薄和多色的片上激光器。”

目前，每种颜色需要不同厚度的光学腔。通过在纳米腔中嵌入银表面，研究人员获得了均匀的厚度，以产生所有所需的颜色。他们的研究结果出现在Nature Communications。

“我们不是调整每种颜色的光学腔厚度，而是调整表面元素的宽度，”Kildishev说。

光学元表面也可以最终取代或补充电子设备中的传统镜头。

“任何定义手机厚度的定义实际上都是复杂且相当厚的镜头，”Kildishev说。“如果我们可以使用薄的光学表面来聚焦光线并产生图像，那么我们就不需要这些镜头了，或者我们可以使用更薄的叠层。”