美开发蒸气填充光波导技术 能让光学信号在芯片上减慢速度并进行

有一种新技术利用蒸气填充光波导(vapor-filled optical waveguides)在硅芯片上处理光编码信息流，能让光学信号在芯片上减慢速度并进行切换。这种技术能在对光子信息进行侦测、缓冲、多任务与储存的应用中，免除将光学信号转换为电子信号所需的电流。

开发以上技术的美国加州大学圣克鲁兹(University of California at Santa Cruz，UCSC)分校电子工程教授Holger Schmidt表示：“我们可望利用该技术制作全光学交换器、单光子侦测器(single-photon detectors)、量子内存装置等等，实现令人兴奋的可能性。”

在上述号称是全球首创、成功在一颗完全独立芯片上进行电磁光学交换(electromagnetic optical switching)的实证案例中，研究人员在芯片上填充了铷(rubidium)蒸气的中空光波导(hollow-core optical waveguide)，利用了量子干涉效应(quantum interference effect)。

研究人员并通过激光控制来切换光学信号的开与关，同时让数据流速度减慢1,200倍；Schmidt指出：“通过改变控制激光的功率，我们改变了光的速度──而且只是通过调整功率控制旋钮(power control knob)。”

控制激光让铷蒸气能在光学信号下透明化，借着将铷原子呈现两个量子态的相干迭加(coherent superposition)，来切换光学信号的开与关。这种所谓的“电磁诱发透明(electromagnetically induce transparency)”现象，能让光学信号在量子效应下进行切换与减速，并可望促成以硅光子芯片构建量子通信网络。

UCSC在单个4吋硅晶圆片上制作光波导数组，图片中是32颗原子光谱芯片(atomic spectroscopy chips)

研究人员已经成功地利用铷蒸气填充的光波导，制作出原子光谱(atomic spectroscopy)单芯片；而且是在一片4吋晶圆上，一次生产32颗(如上图)。参与这个研究的还包括美国杨百翰大学(Brigham Young University)的研究人员。