在计算机芯片(如微型交通导体)之间传输光信号的微型开关可以帮助制造更快、更高效的电子产品。

 

光波比传统电路中使用的电流更容易携带信息，沐鸣平台注册登录官网因为被称为光子的光粒子可以像电子一样快速穿过材料，而不像电子那样与周围环境相互作用。但到目前为止，设计用来操纵这种携带数据的光波的机械开关运行速度相对较慢，而且需要不实际的高电压才能工作。

 

研究人员在11月15日的《科学》杂志上报告说，现在，新设计的开关只需1伏特的电力，就能在不到百万分之一秒的时间内改变光的方向，这相当于普通电子设备使用的电压。配备了这种新型开关设计的电子设备可以用光而不是电来处理数据，这有助于自动驾驶汽车扫描周围的交通和行人，或从量子计算机中读出信息。

 

每个开关包括一个超薄金盘，金盘悬浮在硅板上。在开关上施加一个小的电压，迫使黄金圆盘像碗一样向上弯曲，或像雨伞一样向下弯曲。在任何给定的时间，金圆盘的方向控制着通过附近一种被称为波导的线状结构的光是继续不间断地流动，还是改变了方向。

 

当光在波导中通过开关时，一些光泄漏到金圆盘和硅板之间的一个轴状缝隙中，在轨道上旋转并与波导中的光重新结合。如果金箔向上弯曲，离开轨迹的光波的波峰和波谷就会与波导中的波峰和波谷对齐，从而使光沿着原来的路径增强。

 

但是，如果金板向下弯曲朝向硅板，当金板在跑道上运行时，与电子的相互作用会延迟光。这就使得从光路中流出的光波谷与流经波导的光波峰重合，相互抵消，从而阻碍了光在原路径上的流动。

 

金板

 

当开关的金箔向上弯曲时，光沿着一个叫做波导的光传导通道(从上到右到下到左)不间断地流动(如图所示)。但是，当一个小电压迫使金箔向下弯曲时，开关就会阻止光沿着波导传播。

 

放置在硅板另一侧的第二个波导可以为一些光线提供一个出口坡道，使其脱离跑道，并开始一条新的路径。许多相互连接的开关设计了不同电子元件之间的各种光信号的传输，可以帮助计算机执行复杂的操作。

 

新的开关可以在几十纳秒内改变光波的方向，而类似设备的转换时间只有几微秒。如此高的速度是可能的,因为黄金板比笨重的更轻量级的和容易操作的组件在其他开关,说基督教Haffner研究合著者,纳米光子学研究员苏黎世ETH和国家标准与技术研究院在盖瑟斯堡,Md。“这就像开着跑车和一辆卡车相比。”

 

哥本哈根大学(University of Copenhagen)的物理学家列奥纳多米多洛(Leonardo Midolo)没有参与这项研究，但他对这种新设计印象深刻。其他的设计则需要10伏特的电压。他说，“它显示了这类设备进入现实世界使用的潜力”。

 

但米多洛说，研究人员应该尝试改进现有的模型，沐鸣平台登陆线路以便在将光波转换为新的波导时更好地保存光信号。目前，一束光绕行时只能保持原来强度的60%。他说，如果每个开关都能洗掉原来光波的40%，那么只需几个开关，信息就会变得几乎完全不可读。“这肯定是可以改进的地方。”