光学和光子学

金等离子体在新型光子开关中起导光作用

字号+ 作者:admin 来源:小丑鱼-分享科普知识 2019-11-25 12:30

美国和瑞士的物理学家已经推出了一种高度紧凑的低能耗设备,该设备能够切换光子系统中光所采取的路径。这种新的开关可以为模仿人类决策的人工智能(AI)系统提供基础,从而实现多种应用。 全光计算机使用光代替电子信号来处理信息。原则上,它们可以比常规计算机更快,更节能。然而,事实证明,

  美国和瑞士的物理学家已经推出了一种高度紧凑的低能耗设备,该设备能够切换光子系统中光所采取的路径。这种新的开关可以为模仿人类决策的人工智能(AI)系统提供基础,从而实现多种应用。

金等离子体在新型光子开关中起导光作用

  “全光计算机”使用光代替电子信号来处理信息。原则上,它们可以比常规计算机更快,更节能。然而,事实证明,创建紧凑且节能的光子设备非常困难,该设备可以高速切换和处理光信号。

  新设备是由美国国家标准技术研究院(NIST),苏黎世联邦理工学院和马里兰大学的Chris Haffner及其同事创建的。

  光通过线性硅波导进入开关,该线性硅波导与刻蚀到硅盘上的跑道形空腔相邻。如果入射光的波长与跑道空腔共振,则某些光会进入跑道并在跑道周围循环多次。

  金膜

  该设备还集成了一个非常薄的圆形金膜,它悬浮在光盘上方几纳米处。该膜通过掺杂的硅桥和金桥连接到磁盘,从而使Haffner及其同事能够在两个结构之间施加变化的电压。这使他们可以向上或向下弯曲膜,从而在膜和波导之间产生可变的间隙。

  当围绕腔体传播的某些光逸出时,它会撞击膜,从而在金表面上产生电子(称为等离激元)的集体振荡。这些等离激元以与光相同的频率振动,但波长短得多。这意味着等离激元可以在高度控制的情况下转换回光。

  当薄膜向上弯曲时,波导中的其余光不会受到影响。但是,当放置在下方时,膜等离激元振荡会使光从波导泄漏到腔中。然后,该光可以与波导中的光产生破坏性干涉,从而基本关闭光的传输。此外,光可以传递到靠近膜片的第二个波导中,从而重新路由光路。

  该设备的紧凑性和低能耗要求使团队可以将其集成到单个计算机芯片上。他们为自己的设备设想了许多与AI相关的应用程序,包括自动驾驶汽车,它们可以快速重定向光束以扫描其他汽车和行人。更广泛地讲,该技术可以带来构成神经网络骨干的高级电路-能够识别模式并就复杂任务做出类似人的决定。

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