光通信的新革命,光子芯片崛起

　   光子技术是一种渗透性极强的综合技术，是在现代集成光学的基础上发展起来的，以光集成技术为核心的有关光学元、器件制造的应用光学技术。20世纪40年代是第一代微光子技术趋千成熟的时期。这一领域涉及到梯度折射率光学、二元光学、纤维光学等许多分支。已研究出的许多元器件；包括自聚焦微透镜阵列、光纤面板与微通道板、软X射线光刻及光互连用微小光学器件阵列等，真是五光十色。

　　21 世纪，光子产业成为推动经济发展的朝阳产业。电子行业中大量的研究工作和重大发展在光子行业中开始起步，随着研究的深入，光的能力有望赶上并最终超越电子的速度。

　　在过去四十年里，“摩尔定律”一直推动着电子行业的发展。简单来说，“摩尔定律”是指每两年，电子设备的速度和性能会提升一倍。如今，这一“定律”似乎在以另一方式运行着。

　　21 世纪，光子产业（Photonics Industry）成为推动经济发展的朝阳产业。从通信到卫生保健，从生产材料加工到照明设备和太阳能光伏，到日常使用的DVD播放器和手机，光子技术已经渗透到生产生活的方方面面。

　　随着光子技术的不断发展，光子技术将帮助突破计算机电子技术的局限；通过大幅增加数据容量和提高数据传输速度，它将推动通信行业进入太比特时代，同时降低碳足迹和单位成本。

　　据了解，传统微电子技术的特点是依靠集成电子器件提供更高的信息处理速度、存储密度和片上可集成度等能力，但受到纳米尺寸的瓶颈限制，集成电子器件已开始受到制约。而与微电子技术发展并行的另一门高新技术——光电子技术，在实现集成光子回路、互联光路、光计算等功能方面显现出巨大的潜力和优势。

　　如果能够利用光（由光子组成而不是电子），就能让电子设备速度更快。一方面，对于降低能耗、减少污染有很大帮助；另一方面，由于光子传播速度远远超出电子，也会满足用户对于电子产品运行速度、待机时间等方面的需求。

　　由于光信号的速度非常快，且不像用电流传递信号那样会出现发热问题，科学界一直在研发光子芯片。

　　2015年，中美华人科学家团队对新型可集成光放大器的合作研究取得重大进展，在国际上首次实现了亚微米尺度的近红外通信光放大器，将已有器件的最大增益提高了20倍，器件尺寸却缩小了一个数量级。

　　据悉，光放大器是光信息科学与技术中最关键的功能器件之一，尤其在光通信领域更是不可或缺，使得光通信以其巨大的带宽资源和极快的响应能力取代了传统的电通信技术。该研究成果发表于世界顶级学术期刊《物理评论快报》，并被美国物理学会物理评论中心作为研究亮点给予报道。这使得科学家朝着最终研制出光子芯片的目标又近了一步。

　　而就在日前，英国牛津大学又宣布了一项伟大壮举——该校研究人员领衔的团队在光子芯片研发上取得突破，能够模拟人脑神经突触的结构形成可高速传递信息的“光子突触”，这种技术今后或许有助大幅提高电脑的速度。

　　研究人员在美国《科学进展》杂志上报告表示，他们使用特殊的相变材料与集成光路开发出一种光子芯片，可以形成与人脑神经突触相似的“光子突触”，并且这些“光子突触”运行的速度比人脑神经突触快1000倍。

　　专家表示，电子行业中大量的研究工作和重大发展在光子行业中才刚刚开始，因此目前的电子设备可以执行比光子设备更加复杂的任务。但随着研究的深入，光的能力将赶上并最终超越电子的速度。无论这一切要经历多长时间，光子学的未来都是光明的。