新型光學材料打破數據轉換的障礙

　　特拉維夫大學的研究人員通過研究光與物質的相互作用，開發出了新型光學材料，此非線性超材料有望用于未來通信芯片的制造，將開啟打破數據轉換的障礙的大門。

　　從計算機，平板電腦和智能手機到汽車，家庭和公共交通，我們的世界一天天的變得更加數字連接化，而支持大量數據交換所必需的技術就顯得至關重要。這就是為什么科學家和工程師們專心致力于開發更快的計算單元，以支持更大量的數據傳輸和數據處理。

　　特拉維夫大學發表了一項關于自然電子光學的新研究。研究人員發現，新的光學材料可以作為未來超高速光學計算單元的“螺母”和“螺栓”。該研究由Tal Ellenbogen博士帶頭，并由小組成員Nadav Segal，Shay Keren-Zur，和Netta Hendler進行操作，所有的成員都來自TAU大學電氣工程的物理電子學系和TAU的納米科學和技術中心。他們發現，這些“非線性超材料”具有在自然界中尚未被發現的奇特物理性能，可能的應用之一是制作光學計算單元的構件。這將使各大公司，如IBM和英特爾的核心技術從電子計算躍進到光學計算。

　　Ellenbogen博士在他TAU實驗室里研究了光和物質在納米水平上的相互作用，以此來探索潛在的物理機制，繼而用來開發新的光學和電光學元件。“在過去的15年里，由于光學超材料有趣的和罕見的性質，我們已經對它們進行了研究。” Ellenbogen博士說道，“我們的工作表明，倘若加以適當的設計，它們也可以用于開發新型有源光學部件，這對于以超高速光學為基礎的計算機芯片的制造是非常關鍵的。”

　　光與物質

　　在天然材料中，光與物質的相互作用是由材料的化學組成決定的。但是，在新型光學材料中，通過建立精細的納米結構，可以控制此相互作用以及觀察到新的光學現象。當相互作用的強度不與光場的強度成正比時，非線性光學效應便介入，這些效應可以用來制造有源光學器件。

　　從電子學到光子學

　　我們有時稱這些人造光學材料為光學超材料，稱納米級構件為“光學超原子”。“未來通信系統上的芯片，預計將從僅僅依靠電子學改變為依靠光子學——也就是依靠光的性質和機制，或者稱為電光混合系統。”Ellenbogen博士說，“這些通信系統上的光子芯片將由有源非線性納米光學元件組成。我們的研究打開了將非線性超材料作為未來通信芯片的有源納米級元件的大門。”

　　Ellenbogen博士說：“通過在光學上綜合兩個學科—超材料和非線性光子晶體—我們正在打開通往構建基于超材料的有源非線性設備和新的基礎性研究的大門。”目前研究人員正在研究如何通過使用多層超材料結構和試驗不用超材料構件來使非線性相互作用更有效。