日科學家成功研製出三維光子晶體 光埋入能力提高4倍

2021-01-16 OFweek光通訊網

　　日本東京大學量子情報研究機構野村政宏（NOMURA,Masahiro）等人，近日開發出高性能的「三維光子晶體」。該晶體預料將會是實現下一代高速計算時的重要組件材料。由於精密設計的形狀，光埋入性能提高為以往的四倍。除了有利於計算機的高速、省電計算處理外，也期望可應用作為防竊聽的「量子密碼」光源。

　　三維光子晶體，是可將光粒封在內部的半導體晶體。在埋入以其他半導體材料製作的小球狀物，也可同時聚集電子。此種晶體外部受到光線照射時，晶體內的光和電子會重複地交互作用，使光放大增加，進而產生效率極佳的雷射。與以往的半導體雷射器相比，組件中產生的光能以1000倍左右的高效率提取。

　　研究團隊以電子顯微鏡確認，將細刻如梳子齒狀般、厚度200納米的半導體板堆棧25層，即可製作成長寬約10微米的三維光子晶體。


東京大學研製出三維光子晶體的結構
 

　　目前的課題是晶體中會漏出微弱的光，但因為半導體板多層堆棧之故，讓光仍然得以立體地圍繞在一起。

　　晶體中多數的光粒子經過長時間埋入，能提高晶體發光的性能。在光通訊使用的、波長1.3微米的光埋入實驗中，研究了晶體的質量。藉助「Q值」，得知性能提高到以往的四倍。

　　研究團隊分析認為「晶體的質量必須達到能正確產生雷射的等級」。嘗試以調整自外部照射進來的光等改良方式，並以實際光源的機能進行考慮。


圖2 顯示的效果完全抑制物質排放的三維光子晶體。 (A) 5層堆疊晶體和（ B ） 9層堆疊

　　在新技術的基礎下，將來得以代替大規模集成電路晶片的電力配線，以光傳送數據等應用方式而備受期待。計算機的信號處理可望達到高速、省電的境界。（編輯：於佔濤）
 

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