纳米技术现在 - 新闻稿：超紧凑的集成光子设备可能导致新的光学技术

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光子集成电路对于许多技术至关重要，包括光纤通信，映射系统和生物传感器。

超紧凑的集成光子设备可能导致新的光学技术

伊利诺伊州芝加哥|发表于2022年3月18日

这些电路 - 使用光子代替电子�使用光学隔离器，使光子只能沿一个方向传播，从而防止光重新进入系统并破坏它。但是，在一个方向上引导光通常需要大磁铁，这使得这些电路很难在小规模上创建。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院（PME）的研究人员开发了一种新的方式来指导光线以很小的规模指导光。通过将在纳米量波导中限制在原子较薄的二维半导体中的光中，研究人员利用了光和材料的性质，以指vwin徳赢官网导光子沿一个方向引导光子。

结果``一个小的，可调的片上光子界面 - 可能导致较小的光子整合电路，可以更容易地整合到现代技术中，包括计算系统和自动驾驶汽车。

助理说：``我们认为这项研究铺平了通往全新的综合光子电路的道路。''助理说。”Alex High教授，他与研究生Amy Butcher和Robert Shreiner以及博士后家伙Kai Hao一起领导了研究。结果发表在自然光子学中。

将光与2D材料耦合

在电子电路中，电子通过电线移动以传递能量。光子积分电路的工作原理类似，但是沿波导引导而不是电线中的电子。vwin徳赢官网

为了为光子电路创建一个新元素，High和他的团队用光子波导将二维材料连接起来。vwin徳赢官网材料带结构的独特性能使其能够根据光的极化的螺旋性不同地与光相互作用。在纳米光结构中，在其波长下方的光线下，圆极化自然会产生，并且螺旋度锁定在光的传播方向上。vwin徳赢官网

这意味着从杜松子钨发出的光将沿首选方向置于波导中。vwin徳赢官网团队还可以通过向系统中添加电子来打开和关闭这种有偏见的耦合，从而在微小的微米大小的长度尺度上创建可调的发射路由器。

Shreiner说：``我们找出了一种将光子学和2D半导体放在一起的可扩展方法，以增加新的控制旋钮并保留敏感材料的高质量。``该界面为设计超紧凑的单向光子设备打开了新的门。''

推进日常应用和尖端研究

小规模的设计和多功能制造方法将有助于将这些光子元素集成到现有的光电系统中。一个明显的应用程序将用于芯片激光器，可以在自动驾驶汽车中找到作为激光雷达导航系统的一部分（一种使用激光脉冲来测量范围的系统）。光子元件可以配置为片上隔离器，从而使激光系统紧凑。

最终，可以将这些类型的光子设备集成到未来的光学计算机中，这些计算机将用光而不是电子计算，使用较少的能量并产生较少的热量。

``我们已经在光纤网络中使用光子学在全国范围内携带信息，但是这样的进步可以帮助完全控制纳米级的光流，从而实现芯片光学网络。

资金：波音公司国家科学基金会，陆军研究办公室