更小更强的光子芯片取得理论突破

深蓝色的畅想

受制于摩尔定律，信息技术载体的存储密度与运算速度的提升均面临瓶颈，人类的目光从“电”转向了速度更快的“光”，“光子芯片”的概念应运而生。记者19日从南京理工大学获悉，该校蒋立勇教授团队提出一种新方法，实现了表面等离激元空间编码功能，从理论上为多功能、多自由度调控的光子芯片的应用开发助力，让人们距离光子芯片更近一步。

蒋立勇介绍，在尺寸更小的芯片上通过全光调控加载更多的功能，拥有更大的存储密度及更高的运行效率，是芯片发展的趋势。但要将光子芯片由概念变为现实，仍有许多理论与技术难关亟待突破，如半导体集成工艺兼容性以及光子的多功能、多自由度调控等。

与电子调控类似，人们可以通过精确调控光子行为让光实现数据的存储与运算，目前主流的调控方法之一是全光相干调控。其以相干完美吸收效应为理论基础，采用“面外”对称入射进行相干调控，但受制于这一理论基础固有的局限性，全光相干调控的模式选择性、空间选择性及集成性等性能指标有所欠缺。

蒋立勇团队另辟蹊径，以表面等离激元模式相干机理为理论基础，创新性地提出了“面内”全光相干调控方法，该方法突破了“面外”全光相干调控方法的机理限制，具有独特的模式选择性和空间选择性，更有利于芯片集成。

此外，该方法的提出也为人工微纳结构相干光谱调控提供了新思路，可拓展到光子晶体等其他微纳光子结构的光谱调控研究上，未来有望启发更多集成光通信、微纳显示和传感等领域的创新应用。相关研究成果已在线发表在国际光学期刊《光：科学与应用》上。