奈米空腔結構能讓光煞車！
- 上線日期：2008/12/31 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
日本科學家成功製作出大規模的耦合奈米空腔(coupled nanocativy)，它能把光速減緩至正常速度的百分之一。NTT基礎研究實驗室(NTT Basic Research Laboratories)的Masaya Notomi指出，這是第一個問世的波長級大型耦合空腔結構，尺寸比前以往小了兩個數量級，但增益Q值卻高了一個數量級。此項成果將有助於全光迴路的實現。
光在色散介質中的傳遞可以用兩種速度來描述：相速度(phase velocity)及群速度(group velocity)。相速度即單頻光的行進速度，然而一道脈衝光包含了許多波長，因此行進速度必須以群速度來定義。群速度低的慢光(slow light)能增強光與材料間的交互作用，具有許多應用上的優勢。
在各種能降低光速的介質中，耦合空腔是最具潛力的系統之一，這是因為相較於其他系統，理論上耦合空腔的導光模態(light-guiding mode)在低群速度下仍具有小的群色散的特性。隨著空腔尺寸縮小及Q值提高，光速會愈趨減緩，然而要將尺寸小、Q值高的空腔組成大型陣列並非易事。
Notomi等人選擇採用光子晶體(photonic crystal)來製造高Q值的耦合空腔。光子晶體是介電係數呈週期性變化的結構，具有侷限光的能力。Notomi等人利用高解析度的微影術，將200個尺寸極小、Q值極高的空腔耦合在一起，成功地將光速減緩至不到真空光速的百分之一。這種能結構可以在晶片上擴充，意味著全光處理(all-optical processing)不再遙不可及。
Notoni表示，上述陣列能應用在光緩衝記憶體及光開關中，將可節省許多能量，它們也有助於在單一晶片上製作包含記體體以及邏輯閘的光子元件。目前該團隊計畫找出耦合空腔最佳化的條件，並藉由增加空腔數目來增加操作頻寬及延緩效果，同時試著增強光與介質間的交互作用。詳見Nature Photonics 2 741 (2008)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/37097
譯者:林建佑(逢甲大學光電學系)
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