纳米天线首次实现可见光波段内通讯

有望让无线通讯效率更高功耗更低

科技日报北京8月29日电 （记者聂翠蓉）美国波士顿大学科学家首次开发出能在可见光波段内操作的纳米无线光学通讯系统，更短波长的可见光将大大缩小计算机芯片的尺寸。新系统的核心技术是一种纳米天线，能让光子成群移动并高精控制光子与表面等离子体间的相互转换。相关论文发表在《自然—科学报告》上。

据IEEE《光谱学》杂志网站报道，此前沿单一通道同时收集和发射电磁波是极大挑战，大多受限于近红外线波长范围内，而新纳米天线克服了这一障碍，让光子沿着单一通道成群移动，让通过一条单线排列的光子双向传输信息成为可能。

领导这一研究的波士顿大学教授迈克尔·劳顿表示，新系统中纳米等离子天线之间能通过光子相互通讯，两个天线间的信息传输能耗降低了50％，大大提高了无线通讯效率，这对建筑节能是一大利好。

新纳米天线数据传输速度比等离子体波导技术快60％，比等离子体纳米波导也快了近50％，速度如此之快归功于其内关键设计——空气间隙（气隙）。研究人员通过移走材料内的少量玻璃基底，在光波和金属表面间制造出一个很小的气隙，这个气隙能降低材料对移动中光子的破坏性拉拽。他们还能通过加宽或变窄气隙的方法来调节天线的性能。

研究人员已经证明新纳米系统在性能上完全超越硅基光学波导技术。硅基光学波导内的光散射会降低数据传输速度，而纳米天线内不仅光子能保持光速传播，表面等离子体也能以接近90％到95％的光速传播。“我们的新系统将成为制造更快硅基光学电器和更高效通讯设备的有力工具。”参与研究的博士后朱安·梅洛说。

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以前，纳米天线都是硅基的，此次是一个突破。无论最终证明哪种材料更合适，我们都会得到更紧凑和高效的通信电路。手机打一阵就发烫将成为历史。而当天线的瓶颈突破后，不发热的光芯片也将随着纳米光器件的成熟走上前台。