近日，IBM研究人员成功地通过硅线有效地引导可见光，这是探索新型更快、更高效逻辑电路的重要里程碑。该研究成果发表于光学学术期刊Light: Science & Applications。在过去的15年里，单个处理器内核的时钟速率停滞在几千兆赫。一个摆脱停滞的方法就是光电路，其中信息被编码在光中而不是电子中。 2019年，IBM的一个研究团队与学术界的合作建造了世界上第一个能够在室温下工作的超快全光晶体管。此次的研究要着力解决的是另一难题：硅波导。硅波导连接晶体管的桥梁，可以最小的损耗在它们之间传输光。 硅是可见光的强吸收体，这使得它非常适合在光伏电池板中捕捉阳光，但对于光吸收意味着信号损失。 因此，IBM研究人员想出了一些方法来使用成熟的硅技术，同时规避吸收问题。他们的解决方案包括被称为高对比度光栅的纳米结构。 为了确保他们的光栅设计能够满足要求，该团队进行了模拟。他们发现光栅可以在很宽的波长范围内有效地引导光线。所需要做的就是选择光栅柱之间的正确间距，并使光栅柱本身在15纳米的精确范围内具有正确的厚度。 该团队下一步任务将是设计光从波导到其他元件的有效耦合。这将是该团队多年探索性研究项目的关键一步，该项目的目标是将他们在2019年展示的全光晶体管集成到能够执行简单逻辑运算的集成电路中。 团队认为，他们的低损耗硅波导可以使新的光子芯片设计用于生物传感和其他依赖可见光的应用。它还可能有益于更高效的光学元件工程，如广泛用于激光器和调制器。
