盘点：2013年光通信领域科学前沿技术

伴随着人们对高速传输需求的上升，2013年的科学界也在上演一场“速度比拼”，科学家们通过开发新的传输材质、新的工艺结构、新的编码技术等多种方式，实现更高效的通信。另外，在光集成、通信安全等领域也获得了不同程度的突破。

NEC 实现1Tb信号的5400公里长距离实时通信

NEC公司 2013年1月宣布，其通过实时处理成功使用每秒1Tbit(1T=1024G)的大容量信号进行了5400公里的长距离通信。此次是将100 Gbit的副载波信号以高密度方式叠加，生成1Tbit的"超信道信号"，并通过光缆传输了5400公里的距离。NEC已通过实验证实，可对该叠加信号进行实时处理，并毫无错误地完成通信。5400公里大约相当于东京和新加坡或者纽约和伦敦之间的距离。如果将新技术应用于横跨大陆间的海底光缆上，那么将可以更加轻松地将大城市高速连接起来。

该级别的大容量长距离通信实验的成功在全球尚属首次。随着大容量视频发送和云计算的普及，采用海底光缆的国际通信网络需求激增。NEC在这个领域拥有全球最高的市场份额。由于新技术面向实用化迈进了一大步，因此NEC将强化针对通信运营商等的业务活动。计划今后利用新铺设的海底光缆使该其通信服务被通信网络采用。

NEC的此次实验中采用了精密调整信号波形(光谱形状)以抑制因传输而产生的信号劣化，以及通过数字电路补偿失真的方法，确立了在数千公里的长距离通信中也不会产生错误的技术。与目前主流的采用100 Gbit信号的光缆通信网络相比，可将频率利用效率(通信容量)提高约43%。

同在1月份，NEC美国全资子公司与康宁联合宣布创造了光纤传输新记录。NEC在美国普林斯顿的研究人员和康宁在苏利文工业园研究中心的工程师联合成功实现了基于多芯光纤MCF的1.05Pbps(1pbps=1000tbps)的超高速传输，其频谱利用效率109比特每秒每赫兹频率。传输采用了空分复用(SDM)方案和光多输入多输出(MIMO)的信号处理技术。

这些新技术为新的超高速传输提供了新的可能，同时也为运营商快速增加网络容量提供了经济有效的解决方案。

英研制出以99.7%光速传输数据的新型光纤

英国南安普敦大学的研究团队让光纤传输速度真正接近了宇宙的速度极限——光速。弗朗西斯科˙伯乐蒂(Francesco Poletti)和他的团队制造的光纤能够以99.7%的光速传输数据，换成数据量73.7Tb/s，即大约10TB/s，这个速度比现在常用的40Gb级的光纤电缆要快一千多倍，并且大大降低了传输时延。

光在真空中的传播速度为299,792,458米每秒，而在其余介质中的光速会大为降低。在普通光纤(材质为石英玻璃)中，光的传播速度将降低31%。由于光在空气中的传播速度要快于在玻璃中的传播速度，研究团队也因此萌生了相当有创意的想法——他们要制造一种空心光纤，空气将成为这种光纤的主要组成材质。

但他们遇到的最大问题便是这样制造出来的光纤难以弯曲。对于普通光纤来说，玻璃/塑料材质拥有一定的折射率，光线因为全反射可以在光纤内曲折前进。但是，当光纤内部存在中空时，一旦光纤发生弯曲，信号的传输就会被干扰，光纤的带宽就会被限制。

对于这个历史性难题，南安普敦大学的研究团队从根本上升级了中空光纤的设计，在光纤内部空气与玻璃接触面上附上一层超薄的特殊物质，形成核心-包覆边界，使光无法向外折射。他们新设计的光纤每公里的损耗为3.5dB，而带宽高达160nm。当然，最关键的是，光在这种光纤内的传播速度大幅提升，摆脱了传统光纤因为材质产生的31%速度上限衰减。研究团队通过波分复用技术(WDM)在310米长的中空光纤中发送了37个40Gb的信号，实验室结果显示传输速度高达每秒73.7Tb，创下了人类有史以来在实验室中最快的传输记录之一。“之前的光纤要不就是用高损耗换取带宽，要不就是牺牲带宽减小损耗，而我们做到了两全其美。”伯乐蒂说道。

在现实应用中，每公里3.5dB的损耗是可以接受的，但这种“空气光纤”在短时间内取代传统光纤的可能性还是比较小的(毕竟短期内服务商也不可能提供如此高的带宽)。但对于大型数据中心和超级计算机互联而言，使用这种光纤倒是能显著地降低延迟，提升速度。

耳机降噪原理可用于光缆通信领域 提高网速

美国贝尔实验室的研究人员发现，耳机噪音消除的基本原理能够提高互联网的连接速度和可靠性，借助该技术现已于1.28万公里长的光纤电缆线路上，实现了以每秒400GB的速度发送数字信号。

一直以来，光信号在长途光缆中传输所带来的噪音就一直困扰着通信业。但现在研究人员从降噪耳机那里获得了灵感——它能够接收外界的噪音，然后通过耳机内部的电子电路产生与噪音音波相位相反的信号，以此来消除噪音。研究人员认为，这种原理同样能够应用于光缆通信领域，即将耳机主动式降噪技术应用于提高光纤连接的速度和可靠性，所不同之处只在于用光信号取代电信号。

研究团队此次运用了相位共轭(phase conjugation)技术，这也是一种很有前景的抑制”非线性克尔(Kerr)效应“的手段——正是后者限制了光纤通信中的传输速率和容量，并成为当前光纤通信系统的主要障碍。

而相位共轭简单说来，就是将两个电波相互重叠，以取得抵消噪声，消除非线性失真的效果。研究人员的具体做法则是在光纤电缆上传输原始数据的同时，发送两个光束进行噪声消除——光束具有收集并消除噪声的性质。

此次的技术或将成为通信业的福音。目前，全球运营商建设的传输网，主要以单波10Gbps以及40Gbps传输网为主。而随着网络流量的快速增加，100Gbps系统组建传输网已经成为必然--但该种组网的兴建遇到相当多的问题，其中噪音就是最棘手的之一，单波400Gbps系统的情况更为严重。

相比之下，刘响的团队现已经在一条1.28万公里长的光纤电缆线路上，实现了以每秒400GB的速度发送数字信号，而目前谷歌光纤向用户提供的互联网速度是每秒1GB。如果该技术得到应用推广，400Gbps的系统将可以实现单纤24Tbps的大容量远距离传输，从而大大缓解目前运营商所面临的流量问题。

有外媒评论称此次技术将极大优化和提升当前互联网的性能。不过刘所在研究团队尚未确定这项技术进行商业化应用的时间。

扭曲光束可提高光纤信息承载能力

美国的一个科研小组的研究成果显示，通过不同形状的扭曲光束来编码信息，可以提高互联网”信息高速公路“的承载能力，从而有效地缓解网络拥堵。

从前几年开始，就有多个研究团队在尝试通过光束的形状来为信息编码，以此缓解网络交通堵塞，该技术利用到了被称为轨道角动量的光属性。目前，网络信号是利用直向传播的光束来传送的，但特定的滤波器可以使光束在行进过程中发生不同程度的扭曲。不过，利用这种效应进行的实验效果不甚理想：不同形状的光束在前进不到1米的距离后，往往就相互混杂了。

但现在，美国波士顿大学和南加州大学的研究人员合作，找到了一种方法使不同形状的光束分开行进，传送距离达到了创纪录的1.1公里。实验中，研究人员设计并建造了一条1.1公里长的玻璃电缆，其横截面有不同的折射率(用于衡量光线在特定介质中行进速度有多快)。然后，他们沿着电缆分别发送了曲折的和直向的光束。

该研究小组发现，光输出和输入能够相匹配，表明各种形状的光束并没有出现混杂。不同的折射率明显只影响某一种形状的光束，因此，这些不同形状的光束在电缆中是以不同的速度前进的。”这意味着我们可以让它们保持分离。“研究小组负责人、波士顿大学电气工程师赛达斯˙拉玛钱德兰说。

研究人员利用沿顺时针和逆时针方向呈不同扭曲度的光束进行了多次测试，发现大约有10种不同形状的光束可被用来传递信息。这个结果令人振奋，因为每一个形状都可能预示着”信息高速公路“上的交通有望达到一个全新的水平。在此基础之上，再将数据流按照不同颜色进一步划分为狭窄的”车道“，从而能使流量最大化。

不过，要将实验室成果应用于现实世界还需要时间，部分原因在于目前的互联网电缆只输送直向光束。拉马钱德兰说，一个更直接的目标，可能是在脸谱等一些大型网络公司所使用的服务器群的服务器之间，安装能够短距离传送扭曲光束的电缆。

解码光纤数据传输新模式 多元传输引爆通讯革命

研究者构建了一种能够以全新方式编码数据的光纤数据传输新模式，通过这种方式，光波能够螺旋传播。与此同时，通过搭配使用更常规的填充额外数据的传输模式，新模式的数据传输率将获得极大提高。

美国哥伦比亚大学电机工程师Keren Bergman说：“螺旋状传输令人印象深刻，使我感到兴奋不已。”科学家于上世纪90年代证明：如果将不同的数据流编译成不同的颜色或者波长，那么在同一根光纤上同时传输多个数据是可行的。Bergman注意到，在此之后，电信公司极大地提高了数据带宽。

现阶段的研究中，Ramachandran团队与Willner展开合作，证明了科技可以实现数据的高速传播。他们通过特殊纤维实现了以每秒1.6万亿比特的速度，在10种不同的波长中以及两种OAM编译模式下，传输数据超过1000米。虽然这个传输距离很短，未来需要极大的延长，但对于数据中心以及科学机构等其他高端用户群体来说，这样的传输距离足够了。纽约罗切斯特大学物理学家Robert Boyd说：“这个研究成果令人印象深刻，我已经可以预见到一个广阔的商业市场。”

Ramachandran和Willner认识到，打破数据传输速度的瓶颈，OAM模式并非唯一的解决方法。近年来，光学研究者已研制出最高可支持12种编译模式的光纤。但是，这种传输方式通常需要在数据接收终端安置大量的电脑来解读信号。

另一种方法则是“多核”光纤，即光纤内包含多个“核心”，不同的编译模式通过不同的“核心”传输。去年，美国研究者利用这种方法成功地将传输速度提高到每秒1千万亿比特(大约是目前OAM编译模式传输速度的1000倍)。

Willner表示，这些方法并不相互排斥，在他的设想里，未来的“多核”光纤最好也能够支持多种OAM编译模式。此外，现有的传输手段也将能在新光纤内搭配使用。如果这个设想得以实现的话，那时的数据传输速度与现有的速度相比，就如同光纤上网与拨号上网的速度差距一样大。

相位共轭光技术突破长距离传输容量极限

随着高速传输技术在现网中的应用，长距离传输技术的发展也备受关注，尤其是目前100G技术的商用后，400G、1T的传输速率已经被提上议程，基于现有的技术发展路线，长途传输容量的极限也遭受挑战，要确保长距离传输的光信号强度，同时扩展传输容量已经成为长距离光通信领域的重要课题。

贝尔实验室目前已经开发出了能够打破这一局限的突破性技术，通过“相位共轭光”，大幅降低因光纤中非线性光学效应而导致的信号劣化。据了解，贝尔实验室将这项技术用于复用传输8个不同波长光信号的长距离光通信系统后确认，一根1.28万公里长的光纤具备406.6Gbit/秒的传输容量。而这一数字与目前实用的最新传输容量相同，值得一提的是，相比之下，采用新技术后光信号质量更高，或只需更小的光信号强度。

相位共轭光是指从光源处发射出的光线经相位共轭反射镜后按照原路径反射回光源处的光。相位共轭光的振幅和频率与原光线相同，仅光线的传播方向相反。与传统的反射光相比，相位共轭光不仅消除了信号失真，同时波长分散、相位噪声等都会因此而消失。传统的光纤传输中，光信号通过一系列的全反射进行光传输，在传输过程中的光信号衰减、非线性效应等问题都存在，而通过相位共轭光的传输，则可以有效消除一系列的非线性效应。

据了解，相位共轭光的技术研究已经持续较长时间，同时在光通信领域已有研究，然而由于传输过程中需要特殊的中继器，因而实用化较低。贝尔实验室所提出的这一创新技术也是采用了相位共轭光，从而实现了现有光纤也可也可降低因非线性光学效应而导致的信号失真。

此次贝尔实验室提出的通信系统则无需中继器。该系统在传输光信号时，可以同时传输普通的光信号A及其相位共轭光的光信号A+。虽然任何一个光信号都会在传输路径上出现劣化，但A+所承受的信号失真的主要成分，其编码与A信号失真的主要成分相反。也就是说，A与A+合成后，信号失真的大部分会相互抵消。

新技术使得光缆数据传输速率提高10倍

自从上世纪七十年代光缆问世以来，新技术革新使得平均每过4 年其传输速度就会提升10 倍，但近几年我们似乎遇到了瓶颈。

世界各地的科学家都在努力穿过这段狭小的瓶颈，位于洛桑的瑞士联邦理工学院率先完成了这项任务。他们发表在《 Nature Communications 》上的论文揭示了一种将光缆数据传输速率提高 10 倍的方法。

一直以来研究者们都明白缩小信号间距是一条正确的路线，但过小的距离总会产生信号干涉，没人能解决这个问题。而通过用同一频率发射脉冲信号，科学家们得以避免相近信号的干涉，获得 99%数据准确性的理想脉冲信号。

该论文合著者之一的 Camille Brès 表示“为了能把它们搭配在一起，这种脉冲的形状比普通脉冲更尖锐，你可以想想一下拼图的每一片相互衔接的样子。当然，这种信号仍会存在干涉，但它们都不在我们读取数据的部分。”

研究者们表示该技术已经相当成熟，造价也不昂贵，完全可以投入商业普及，他们期望光缆工业会采取此技术。

IBM光通信链路数据传输能效创新记录

运行速度是现有计算机系统一百倍的超快超级计算机距离应用又近了一步。美国IBM公司在美国国防先期计划研究局的支持下，再一次降低大量数据传输所用功耗。

研究人员在3月17～21日在美国加利福尼亚州阿纳海姆市召开的光纤通信会议和博览会/国家光纤工程师会议(OFC/NFOEC)上对此光通信链路进行详细描述，该链路较之前能效记录提升了一倍。

研究人员预测未来的计算机将达到亿亿次级规模，可用于全球气候模拟、细胞整体的分子级仿真，纳米结构设计等更多功能。IBM公司位于纽约州约克敦海茨的TJ华盛顿研究中心的研究人员乔纳森说：“计算机预计将在2020年左右达到亿亿次级，但在此之前还需进行大量的研究。”为了实现该目标，研究人员必须找到计算机在较低功耗下可快速传输大量数据的方法。

通过结合IBM公司32纳米绝缘体上硅(SOI)CMOS工艺制成的集成电路，以及美国住友电气创新设备公司(以前的商埃姆科公司)制造的先进垂直腔面发射激光器(VCSEL)和光电探测器，乔纳森和同事制造出新的高能效光通信链路，每秒传输速度达到25Gbit，总功耗只有24mW，约合每比特耗能1pJ。乔纳森说：“与之前的记录相比，数据传输速度提高了66%，功耗降低了一半。我们将继续提高光通信的传输速度和功耗效率。人们总希望能以更低的功耗传输更多的数据，这也正是我们努力的方向。”

新技术为实现下一代单芯片光互连打开大门

可将光信号变成沿金属表面行进的波

美国科学家制造出一种新的纳米尺度的连接设备，能将光学信号转变成沿金属表面行进的波。更为重要的是，新设备还能识别偏振光的偏振方向，并据此朝不同的方向发送信号。

科学家们表示，最新研究提供了一种新的方式，让人们能在亚波长尺度下精确地操控光，而不会破坏可能携带有数据的信号，这为有效地从光子设备传递信息给电子设备从而实现下一代单芯片光子互联打开了大门。

新连接设备由一层薄薄的金组成，其上布满小孔，科学家们设计的天才之处正在于这些切口形成的像鲱鱼鱼骨(箭尾形)一样的图案。

新结构非常微小，每个图案单元比可见光的波长还要小，因此，科学家们认为，新结构应该很容易同平面光学等新奇技术整合。然而，卡帕索表示，新设备最有可能用于未来的高速信息网络内--纳米尺度的电子设备(目前已经出现)、光子设备和等离子体有望集成在一块微芯片上，从而实现下一代单芯片光子互联。

南开联手哈佛：为光电子集成与互联技术发展奠定基础

在手机、电脑、网络等现代社会信息化技术飞速发展的今天，以微电子技术为基础的电子信息技术引发了一场改变人类生活和工作的信息化革命，其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。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，有可能是取代“集成电路”的新一代信息技术的重要支柱，该技术的关键点是如何在纳米尺寸高度集成的芯片上实现人们像操纵电子那样操控光子。

表面等离激元(SPPs)是在金属表面区域的一种自由电子和光子相互作用的形成的电磁模，经常被称为“能够实现导线传输光子”的信息载体，它在发展新一代光电子集成技术中发挥重要作用，但怎样在纳米尺寸的芯片上实现SPPs的“传输控制”是该领域的一个国际研究热点。

4月19日，由南开大学信息技术科学学院教授、长江学者袁小聪带领的新加坡南洋理工大学课题组与美国哈佛大学Capasso教授课题组合作，在国际顶级刊物Science(科学)上发表了题目为“可重构偏振调控型表面等离激元定向耦合”的文章，解决了SPPs在芯片上传输过程中的“交通控制”问题。

文章提出了一种全新的SPPs耦合方式，通过一系列亚波长“人”字型微纳金属结构，解决了目前入射光偏振态严重影响SPPs耦合效率以及SPP传播方向无法精确控制等技术难题，实现了SPPs的可重构定向耦合新机制，该研究成果对微纳光子芯片水平的SPPs产生、传输、调控、互联与探测等应用有重大积极推进作用，为未来发展SPPs大规模光电子集成与互联技术奠定了基础。

袁小聪教授谈到，信息时代的计算机按照“摩尔定律”飞速发展，但是近年来该定律越来越受到纳米尺寸极限的挑战，而且随着集成电路中线路密度的增加，其复杂性和差错率也将呈指数增长，同时能耗、散热也越大，因此人们热切寻求集成电路的替代方案。集成光子回路将会用“光子芯片”取代传统的“电子芯片”，具有传输速度快、能耗低等优点。经过广大研究人员的努力，现今集成光子技术已初步取得一些结果，并应用于光通信、光网络等，未来的“光子芯片”将成为构成整个“光互联世界”王冠上一颗璀璨的明珠，真正实现高处理速度、高存储密度、高集成度、低能耗的新一代信息技术。

荷法科学家研发新型光开关 速率提高350倍

当前，普通电子开关的工作频率为4 GHz，荷兰特温特大学和法国纳米科学与低温工程研究所的科学家开发出了一种半导体平面微腔开关，实现了1.4 THz的重复率开启和关闭操作，速率提高了350倍，相关成果发表在Opt. Lett. 38, 374。

研究人员在砷化镓和砷化铝层中构造了空腔，并使用1284.1 nm的探测光测量其谐振频率。

实验中，研究小组使用两个由近红外钛宝石激光抽运的光参量放大器，将探测光束和触发光束射入微腔中。触发光束产生电克尔效应，在亚皮秒时间尺度上，改变了空腔材料的折射率。研究人员将触发光束的波长延长到2400 nm，以减少空腔内的双光子吸收。据估计，空腔只吸收了百万分之一的入射光。

据作者所言，空腔存储时间大约为300 fs，决定了开关速率的基本“速率限制”，这种现象不依赖于微腔的几何结构。

除了超快片上光子调制，这种新型开关可能会应用于空腔量子电动力学的基础研究，并且，有可能大大提高未来通信系统甚至量子计算机的运行速率。

美科学家突破光通信中的标准量子极限

由于固有噪声的存在，人们很难或者完全不可能从微弱信号(例如，光网络中的微弱信号)中提取有意义的信息。现在，美国联合量子研究所(JQI)的科学家们发明了一种新方法，可将量子系统的误码率降低到标准量子极限以下，从而实现更高效的通信。

JQI博士后研究员Francisco Elohim Becerra指出，一台理想的、效率为100%的接收器可以识别那些低于标准量子极限(一个特定的最低限度的误差率)的非正交相干态。通过在光的多个相位中对数据进行编码，科学家们能够将更多的信息编码成一个信号，但是，态或者相位的数目越多，接收器越难于识别，特别是对低强度信号而言。

为了“突破”标准量子极限，JQI研究小组设计了一个自适应反馈系统，对输入信号的相位进行多次测量。

实验装置包含：波长为633 nm的脉冲He-Ne激光器，用于提供输入信号;波长为780 nm的连续激光器，用于提供参考信号;配有分束器的马赫曾特干涉仪;单模光纤;单光子探测器以及现场可编程门阵列。实验中，研究人员测量了正交移相键控的格式中区分4个态时出现的实验误码率。对于理想接收器而言，误码率为6 dB，低于标准量子极限;而对于效率为72%的实际探测器来说，误码率为13 dB，同样也低于量子极限。

Becerra说，该技术在应用于通信网络之前，还有很多工作需要去做。他和同事们将研究如何在4个以上的态中实现该技术，以及如何实现该技术与其他数据运载方案(如，正交幅度调制的整合。

提高”时间斗篷“数据隐形时长 让光纤通讯更安全

美国研究人员表示，他们已经研制出一种制造光纤通讯中的”时间斗篷“的方法，其可以防止偷听，因此有望改进光纤通讯的安全性，也可用于军事、国土安全或者执法等领域。

早在2012年就有其他科学家发明了这种”时间斗篷“，但其隐藏的时间仅为光纤通讯中用于发送数据的时间的千万分之一。现在，普渡大学的研究人员将其提高到千万分之四十六，使其有望用于商业领域。另外，在以前的”时间斗篷“研究中，科学家们需要用到复杂的、能超快速发射脉冲的”飞秒“激光器，但最新研究只需要用到商业光纤通讯中常用的调相器。

在最新研究中，研究人员通过操控光脉冲的相位实现了”时间斗篷“。他们解释道，如果一种正在上升的光波与其他正在下降的光波相遇，它们会相互抵消，使得光强为零。光波的相位决定了这些波之间的干涉程度。

该研究的领导者、普渡大学的研究生约瑟夫-卢肯斯说：“通过让这些光波相互干涉，我们可以让它们等于1或者0，位于信号为零的地方的任何数据都会被'隐形'。控制光波的相位使我们可以用传输信号0和1来通过光纤发送数据。”研究中用到的关键零件——调相器一般被用来在光纤通讯中修改信号。科学家们首先使用两个调相器制造出了一些洞，再用另外两个调相器来掩盖这些洞，如此一来，信号看起来似乎没有经过任何处理。

卢肯斯强调说，他们可以对这一技术进行改进，以增加其操作带宽并提高隐形时长。这种效应之所以被命名为“时间斗篷”，是因为它会让被传送的数据不时“隐形”，其与科学家们最近利用“超材料”实现的隐藏实际物体的空间“隐形斗篷”技术并不一样。在这项研究应用于实践之前，还需要进行很多研究工作，但这项技术确实可以很好地同现有的电信基础设施结合。

科学家研发出可见光能无限穿透超材料

荷兰原子与分子物理研究所物质基础研究所和美国宾夕法尼亚大学科学家合作，制造出一种由堆积银和氮化硅纳米层构成的新材料，能赋予可见光近乎无限的波长。该材料有望在新型光学元件、光线路等领域大显身手，也可用于设计更高效的发光二极管。

光的相位速度和波群速度控制着光在一种介质中的传播。相位速度决定了波峰和波谷在该介质中的运动，波群速度则描述了能量的传播。根据爱因斯坦的理论，光能的传播永远不会快于光速，因此相位速度虽没有物理限制，但波群速度是有限的。当相位速度变为零时，波峰和波谷的运动消失，此时其波长看作是接近无穷大的一个极大值。然而在自然界并不存在这种性质的材料。

研究人员解释说，光在介质中传播的方式取决于介质材料的介电常数，即它对光波电场的阻抗。近零材料(ENZ，介电常数接近零的材料)具有独特的性质，光在其中传播时，几乎没有相位超前。虽然目前已有微波和远红外波谱的人造材料，但可见光范围的块状三维ENZ材料还很难得到。

为制造这种材料，研究小组用精密排列的堆积银和氮化硅纳米薄层，使通过其中的光能“感觉”到这两种材料的光学性质。他们利用聚焦离子束铣削技术对材料结构实现了纳米尺度的控制。因为银的介电常数可以忽略，而氮化硅的介电常数为正，二者结合介电常数在实际效果上就等于零，对光而言所受阻抗看起来也是零，能以无限的相位速度传播，光的波长也近乎无限。

经专门建造的干涉仪显示，光在这种材料中传播时，相对于几乎无限的波长而言，其相位确实没有明显变化。通过改变材料的几何形状，还可调整适用于整个可见光谱的范围。研究人员指出，这种新材料有望在新型微波/纳米光学元件领域大显身手，如透射增强、波阵面造型、控制自发射和超辐射等方面。