光纳米天线|澳大利亚国立大学研究人员首次实现了片上光纳米天线的高速率数据传输，将助力硅芯片上的光子集成

澳大利亚国立大学（ANU）一研究小组率领的国际研究团队首次证实了光纳米天线上可进行超快数据传输，该纳米天线印刷在一光波导上。该研究成果将在电信领域产生深远影响，即人们可以通过光纳米天线进行高速率的数据传输。

图为光纳米天线原理示意图

研究基础

在该项研究成果发布以前，科学家们对光纳米天线印刷在光波导上的研究少之又少，而且，先前的研究也只是局限在比较简单且有限的应用上，利于将光耦合到光波导模式等。

设备原理

澳大利亚国立大学的Dragomir Neshev教授表示，这种亚微米尺寸的天线能够调节并引导信息流（编码成不同偏振态的光）在波导上沿着不同的路径传输。这在任何通讯链路中的相干接收机来说都是十分重要的操作。

更加令人兴奋的是，Neshev教授领导的研究团队实现了将执行偏振分类功能的光学部件——纳米天线——的尺寸缩小到了亚微米的尺寸，这将有助于在硅芯片上实现光子元件的高度集成。

该设备的基础类似于八边宇宙天线的操作，它只在一个方向发射和收集无线电波。 Neshev补充说：“我们的天线的设计有效地将两个这样的天线整合到水平和垂直的偏振中。

光纳米天线

“光纳米天线”术语通常被广泛使用，但很多时候人们对该属于是有理解偏差的，例如将普通的纳米颗粒理解为光纳米天线等。对澳大利亚国立大学研究小组的成果进行研究，通过绘制类似于无线电波天线的方法来理解光纳米天线的严格定义是非常有帮助的。

为了更好的理解纳米天线的定义，我们可以将其与无线电波天线相类比，天线具有馈电元件，将其连接到电缆，使得天线能够检测来自空气的电磁辐射并将其联通至电缆。与此相类似，纳米天线的金纳米棒相当于馈电元件，光波导相当于电缆。

基于等离子体基元

光纳米天线通过等离子体激元工作。在等离子体激元中，入射光激发金属表面上的电子，使它们以等离子体波形开始移动并穿过金属表面。这些等离子体波具有比最小波长的光更小的长度。因此，基于等离子体激元的器件尺寸比基于光的器件小得多。等离子体激元增加了光子集成电路（IC）实现的可能性，其中光子可以代替电子。

下一步研究工作

Neshev解释说，这项最新的研究是非常不寻常的，因为它涉及等离子体激元的专业知识，波导制造的硅光子学以及高比特率传输的电信网络等领域知识。但他也承认，在该设备能够正式进入商业化开发阶段之前，仍有许多工程设计需要改进。

Neshev教授表示，该结构的设计即将与CMOS工艺相兼容，目前所用的金属金在未来可能被金属铝替代。研究团队在未来将进一步提高设备的传输效率，并将这些设备集成到电路当中。