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在過(guò)去四十年里，“摩爾定律”一直推動(dòng)著電子行業(yè)的發(fā)展。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，“摩爾定律”是指每?jī)赡辏娮釉O(shè)備的速度和性能會(huì)提升一倍。如今，這一“定律”似乎在以另一方式運(yùn)行著。
21 世紀(jì)，光子產(chǎn)業(yè)(Photonics Industry)成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。從通信到衛(wèi)生保健，從生產(chǎn)材料加工到照明設(shè)備和太陽(yáng)能光伏，到日常使用的DVD播放器和手機(jī)，光子技術(shù)已經(jīng)滲透到生產(chǎn)生活的方方面面。
隨著光子技術(shù)的不斷發(fā)展，光子技術(shù)將幫助突破計(jì)算機(jī)電子技術(shù)的局限；通過(guò)大幅增加數(shù)據(jù)容量和提高數(shù)據(jù)傳輸速度，它將推動(dòng)通信行業(yè)進(jìn)入太比特時(shí)代，同時(shí)降低碳足跡和單位成本。
據(jù)了解，傳統(tǒng)微電子技術(shù)的特點(diǎn)是依靠集成電子器件提供更高的信息處理速度、存儲(chǔ)密度和片上可集成度等能力，但受到納米尺寸的瓶頸限制，集成電子器件已開(kāi)始受到制約。而與微電子技術(shù)發(fā)展并行的另一門高新技術(shù)——光電子技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)集成光子回路、互聯(lián)光路、光計(jì)算等功能方面顯現(xiàn)出巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)。
如果能夠利用光(由光子組成而不是電子)，就能讓電子設(shè)備速度更快。一方面，對(duì)于降低能耗、減少污染有很大幫助；另一方面，由于光子傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出電子，也會(huì)滿足用戶對(duì)于電子產(chǎn)品運(yùn)行速度、待機(jī)時(shí)間等方面的需求。
由于光信號(hào)的速度非?？?，且不像用電流傳遞信號(hào)那樣會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱問(wèn)題，科學(xué)界一直在研發(fā)光子芯片。
2015年，中美華人科學(xué)家團(tuán)隊(duì)對(duì)新型可集成光放大器的合作研究取得重大進(jìn)展，在上實(shí)現(xiàn)了亞微米尺度的近紅外通信光放大器，將已有器件的大增益提高了20倍，器件尺寸卻縮小了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
據(jù)悉，光放大器是光信息科學(xué)與技術(shù)中關(guān)鍵的功能器件之一，尤其在光通信領(lǐng)域更是不可或缺，使得光通信以其巨大的帶寬資源和極快的響應(yīng)能力取代了傳統(tǒng)的電通信技術(shù)。該研究成果發(fā)表于世界學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》，并被美國(guó)物理學(xué)會(huì)物理評(píng)論中心作為研究亮點(diǎn)給予報(bào)道。這使得科學(xué)家朝著終研制出光子芯片的目標(biāo)又近了一步。
而就在日前，英國(guó)牛津大學(xué)又宣布了一項(xiàng)偉大壯舉——該校研究人員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)在光子芯片研發(fā)上取得突破，能夠模擬人腦神經(jīng)突觸的結(jié)構(gòu)形成可高速傳遞信息的“光子突觸”，這種技術(shù)今后或許有助大幅提高電腦的速度。
研究人員在美國(guó)《科學(xué)進(jìn)展》雜志上報(bào)告表示，他們使用特殊的相變材料與集成光路開(kāi)發(fā)出一種光子芯片，可以形成與人腦神經(jīng)突觸相似的“光子突觸”，并且這些“光子突觸”運(yùn)行的速度比人腦神經(jīng)突觸快1000倍。
專家表示，電子行業(yè)中大量的研究工作和重大發(fā)展在光子行業(yè)中才剛剛開(kāi)始，因此目前的電子設(shè)備可以執(zhí)行比光子設(shè)備更加復(fù)雜的任務(wù)。但隨著研究的深入，光的能力將趕上并終超越電子的速度。無(wú)論這一切要經(jīng)歷多長(zhǎng)時(shí)間，光子學(xué)的未來(lái)都是光明的。
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