5、纳米光子学与液晶光阀慢光技术

纳米光子学与液晶光阀慢光技术

纳米光子学：信息系统芯片集成的新希望

纳米光子学作为一个新兴领域，在信息系统的芯片级集成方面展现出巨大潜力。我们可以利用标准和新颖的纳米制造工具，创造出具有复杂几何形状的复合材料。这些材料的空间分布可以是周期性、准周期性甚至是随机的，其特征尺寸能够远小于波长，这使得我们能够制造出具有独特功能的材料和器件，而这些功能是现有技术无法实现的。

在纳米光子学中，一些结构可以在亚波长尺度上创建，其中各个特征相互耦合，并且可以在空间和光谱共振中运行。例如，具有空间可变极化率的介电超材料会产生局部效应和光学行为的改变，像形式双折射和超材料透镜；单根和空间耦合的共振光子纳米线也能实现各种功能。

目前，SOI材料平台的使用趋势仍在持续。一方面，随着微电子技术预计将达到10 - 16纳米的分辨率，SOI平台能够利用成熟的CMOS兼容制造工艺；另一方面，未来计算系统的复杂性将越来越依赖于光互连，而硅光子学可以实现光的高效操纵、转换、滤波和检测，满足未来信息系统的需求。

不过，硅芯片上的高效光生成仍处于起步阶段，间接带隙半导体中高效光生成的基本问题可能难以克服。但类似从芯片外电源输送电能的替代解决方案，可以将光场引入硅芯片。引入异质超材料也是一种可行的选择，但这可能需要重大的技术和制造进步。

可以预见，当前技术在规模和组成方面的基本限制将不断改善，材料组成的特征尺寸会越来越小。未来，电子带隙工程的当前趋势可能与纳米光子超材料工程相结合，催生新的器件概念，成为未来信息系统技术的支柱。目前，介电纳米结构的极化率工程仍处于起步阶段，未来还有许多新颖的功能等待我们去发掘。

此外，在波分复用（WDM）系统中，耦合垂直光栅分插