美國光通訊研發(fā)屢獲突破 行業(yè)迎來革命性事件

　　ICCSZ訊 近期美國在光通訊方面研發(fā)屢獲突破，白激光研制成功和新型材料研制成功，有望帶來超快全光通訊，光通訊行業(yè)再迎革命性事件。

　　美研制成功白色激光

　　自上世紀60年代問世以來，激光已在多個領域“大顯身手”，但它一直有一個短板，就是只能發(fā)出單一波長的光?，F在，美國科學家解決了這個問題，他們首次研制出了一款能發(fā)白光的激光器。研究人員表示，白光激光器比發(fā)光二極管(LED)更亮且能效更高，未來將在照明和無線通訊領域發(fā)揮重要作用。

　　據物理學家組織網7月30日報道，由美國亞利桑那州立大學電子、計算機和能源工程學院的寧存政(音譯)領導的團隊研制出一種新奇的納米薄片。這塊纖細半導體的大小僅為頭發(fā)絲的五分之一，厚度僅為頭發(fā)絲厚度的千分之一，其擁有三個平行的部分，每部分能發(fā)出紅、藍、綠三原色中的一種顏色的激光。整個設備能發(fā)射所有可見光的激光，從紅色到綠色再到藍色，或兩者之間的任何顏色，當三原色“相遇”時，就出現了白色的激光。

　　最新研究讓激光替代LED成為主流光源向前進了一步。激光更亮、能效更高且能提供更精確和生動鮮艷的顯示顏色，可用于計算機和電視屏幕上。研究人員也證實，他們的新型設備能發(fā)出比目前的顯示器工業(yè)標準多70%的顏色。

　　該研究的另一個重要應用或將是可見光通訊領域，未來室內照明系統(tǒng)或也可用于通訊?？茖W家們目前正在研發(fā)的技術名為“Li-Fi”(也就是可見光無線通信，利用快速的光脈沖無線傳輸信息)。而現在的“Wi-Fi”使用的是無線電波。Li-Fi的速度可以達到Wi-Fi的10多倍，而白色激光Wi-Fi可能是目前正在研發(fā)的基于LED的Li-Fi的10到100多倍。

　　盡管這個概念非常重要，但要想將這種發(fā)白光的激光器應用于現實生活中的照明或顯示屏系統(tǒng)內，還面臨很大的障礙。研究人員表示，接下來的關鍵是在電池的驅動下獲得同樣的白色激光。就目前的演示而言，研究人員必須使用一臺激光器來讓電子發(fā)光。最新實驗將為最終在電操作下獲得白色激光鋪平道路。

　　新型材料望帶來超快全光通訊

　　美國普渡大學研究人員開發(fā)出一種新的“等離子氧化材料”，有望帶來超快全光通訊技術，至少比傳統(tǒng)技術要快10倍。相關論文發(fā)表在近期美國光學協(xié)會的《光學》雜志上。

　　光通信是用激光脈沖沿光纖來傳輸信息，用于電話服務、互聯(lián)網和有線電視;而全光技術無論是數據流還是控制信號都是光脈沖，不用任何電信號來控制系統(tǒng)。研究人員證明了鋁摻雜氧化鋅(AZO)制造出的光學薄膜材料是可調制的。他們用鋁摻雜氧化鋅，在氧化鋅中浸滿了鋁原子以改變材料的光學性質，使它在特定波長下變得像一種金屬，而在其他波長下像高電阻介質。

　　AZO薄膜的折射率接近于零，它能利用電子云狀的表面等離激元來控制光。脈沖激光會改變AZO的折射率，從而調制反射光的量。這種材料能在近紅外光譜范圍工作，可用在光通訊中，并與互補金屬氧化物半導體(CMOS)兼容。

　　研究人員的設想是利用這種材料來創(chuàng)造一種“全光等離子調制器”，或叫光學晶體管。在電子設備中，硅基晶體管負責開關電源、放大信號。光學晶體管是用光而不是電來執(zhí)行類似任務，會使系統(tǒng)運行大大加速。

　　用脈沖激光照射這種材料，材料中的電子會從一個能級(價帶)移動到更高能級(導帶)，留下空穴，并最終與這些空穴再次結合。晶體管開關的速度受限于完成這一周期的時間。在他們的AZO薄膜中，這一周期約為350飛秒，比晶體硅要快約5000倍。把這種速度提升轉化到設備中，至少比傳統(tǒng)硅基電子設備要快10倍。