據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，電腦芯片利用光來移動數(shù)據(jù)將更加節(jié)能，甚至可比現(xiàn)今使用的芯片速度更快。而實現(xiàn)這點的困難之一就是光穿過電磁波導(dǎo)時不發(fā)生逆向反射以干擾之后的傳輸，甚至中斷激光的工作。

      現(xiàn)今的光纖網(wǎng)絡(luò)通常使用光電隔離器來阻止光的逆向反射。這種裝置一般由釔銦柘榴石等特殊材料制成，同時只能在磁場的作用下開展工作，這使得它的體積十分龐大。另外，由于隔離器會吸收光子以避免它們發(fā)生反向散射，其同樣會削弱向前移動的光學(xué)信號。

      而麻省理工學(xué)院等校的科研人員描述了一種新型超材料，能夠保持光子只沿一個方向移動，使游蕩的光子改道，而不僅僅是吸收它們。研究人員表示，這十分重要，因為光子的損失會限制他們所能集成的設(shè)備數(shù)量，因而制約大規(guī)模集成光學(xué)器件的發(fā)展。雖然實驗所用的原型很大，但卻不需要另外施加磁場，因此其原則上能夠生產(chǎn)出比當(dāng)前的光電隔離器更小的光學(xué)元件。此外，構(gòu)建芯片級別的超材料不需要比生成微處理器更特殊的金屬，從而能夠降低制造的成本。相關(guān)研究報告發(fā)表在本周出版的美國《國家科學(xué)院學(xué)報》上。

      賦予新材料光聚集特性的正是成排嵌入的金屬天線，它們看起來很像垂直和水平交錯的小型螺旋槳。每根天線由電路與位于材料底部表面的反方向的天線相連，通過電路的電流方向則決定了電磁波的傳播方向。

      雖然科學(xué)家正嘗試以諸多不同的途徑獲取芯片級別的波導(dǎo)，但新型超材料提供的光學(xué)波導(dǎo)對于制造能夠控制光學(xué)信號的芯片上設(shè)備十分有用。在芯片生產(chǎn)中，這些天線能被輕易地嵌入硅中。但天線的小型化并非支持超材料在可見光甚至近紅外頻率中工作的主要障礙，工作頻率同樣會受到電流中晶體管轉(zhuǎn)換速度的限制，目前還沒有哪個晶體管的設(shè)計能夠迎合可見光較高的轉(zhuǎn)換速度，而這正是研究人員正在努力的方向。