蓋世汽車訊 從緊湊型生物傳感器、光譜儀到隱形設備和量子計算機，與集成光子學有關的應用越來越受歡迎。與光纖一樣，需要通過增加材料的局部折射率（RI）才能在集成光子電路中引導光。超快雷射寫入（laser writing）是唯一一種在透明材料中三維修改RI的技術，可直接用於打造3D光子設備。在90年代末，隨著首次在玻璃的光子通道中引入雷射寫入技術後，人們相信該技術很快會成為製造集成光子學設備的首選工具。不過，儘管做了很多努力，雷射引起的RI變化的幅度仍然很有限，阻礙生產出具有彎曲光學通道的緊湊型設備，而且此類通道需要變化幅度較大的RI。
（圖片來源：拉瓦爾大學）
不過，據外媒報導，加拿大拉瓦爾大學（Laval University）光學、光子學和雷射中心（COPL）的Jerome Lapointe博士與同事們發現了一種與雷射加工材料的電子共振有關的物理現象，可解決RI變化問題。利用新概念，科學家們演示了彎曲半徑、微米大小的光子通道，此前從未在三維空間中實現該通道。該新技術有望大幅降低3D光子學電路的尺寸，例如，能夠在同一晶片上更密集地集成光子應用，或增加光量子計算機的容量。
科學家們解釋：「我們發現飛秒雷射脈衝能夠局部且永久地改變材料的電子共振。從數學角度看，RI指數取決於材料的電子共振，會隨著光頻率（或者顏色）變化而變化。然後，我們證明了光子電路能夠在材料的透明區域利用此現象。在該區域中，RI（光子電路的基礎）的變化可以達到一個非常大的正值，從而可以在小型化的光子電路中引導光。」
「最近，歐洲科學家利用雷射寫入技術打造了量子計算機組件，此類組件長度為5至10釐米，我們的發現表明，同樣的量子設備可能可以縮小10倍以上，這非常有前景，因為任何計算機的計算能力與晶片上的組件數量都成正比。」
令人驚訝的是，科學家們發現，當紅色光穿過此類光子電路時，電路會隱形，還發現根據材料和雷射寫入的條件，某些顏色的光會讓此類電路隱形。科學家們利用解釋電子共振變化的同一理論來解釋此種現象。此種新概念為隱形光子應用鋪平了道路，可應用於手機屏幕、汽車擋風玻璃和工業顯示屏。
科學家們預測道：「我們發現，由電子共振變化引起的RI正向變化可以精確補償由結構膨脹（由雷射寫入引起）引起的RI負向變化，從而導致某些顏色的光不會發生RI變化。據我們所知，這是一種直接打造隱形結構的新概念。將高工作頻率的RI高幅度變化與彩虹頻率的不可見特性有利結合，可能會在手機屏幕上實現幾個隱形應用。」