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天線是用于接收和輻射電磁場的工具,應(yīng)用十分廣泛,在光學(xué)波段可以利用光學(xué)天線在納米尺度對光進行調(diào)控。
為了實現(xiàn)信息的超快速傳輸,澳大利亞國立大學(xué)(ANU)的一個研究團隊率先在光波導(dǎo)上嵌入光學(xué)納米天線。在這里,納米天線的金納米棒充當(dāng)饋電元件的角色,相當(dāng)于無線電波中的天線;光波導(dǎo)則相當(dāng)于無線電波中的電纜,可以接收由天線檢測到的電磁波。
納米光學(xué)天線與傳統(tǒng)天線相比,首先在維度上是最小尺度,可以達(dá)到亞微米級。這樣的納米天線有助于在硅芯片上實現(xiàn)光子元件的高密度集成。澳大利亞國立大學(xué)的教授Dragomir Neshev 說:“我們所展示的這樣一個亞微米級別的天線,可以在波導(dǎo)中對不同的信息流進行分類和分流。在用于交流連接的相干接收器中執(zhí)行這樣一個操作是十分重要的。”
值得注意的是,這種嵌入光學(xué)納米天線波導(dǎo)的基礎(chǔ)與八木天線有點類似,它只能在一個方向發(fā)射或者收集無線電波?;谶@樣一個事實,Neshev補充說:“我們設(shè)計的天線可以有效地將水平和垂直方向上的偏振進行整合”。
事實上,納米光學(xué)天線是基于表面等離子共振的光子器件。在等離子體激元中,金屬表面電子受到入射光激發(fā),并以等離子波形式開始移動穿過金屬表面。這些等離子共振波長要遠(yuǎn)小于最短的光波,從而使得器件的尺寸要比本身依賴光的器件要小?;谶@樣一個工作原理,光子已取代電子,并創(chuàng)建了光子集成電路。
但是,整個設(shè)備結(jié)構(gòu)是仍需改進的。Neshev說:“這個結(jié)構(gòu)需要使互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMSO)兼容。目前使用的金屬需要用另一種金屬如鋁替代以與CMSO兼容”。
研究人員也表示,在此設(shè)備商業(yè)化之前,還需要更多的工程設(shè)計以提高其設(shè)備信息的傳輸效率。