普渡大学简化制造工艺，电子芯片可同时使用多种颜色

具有嵌入式银条的新型超薄纳米腔色彩生成具有流线型，因此可扩展可能的带宽，适用于当今的电子和未来的光子学。图片来源：普渡大学

彩虹不仅仅是颜色的组成 - 每种颜色的光都有自己的频率。频率越高，传输信息的带宽就越高。

目前，在电子芯片上仅使用一种颜色的光限制了基于感测散射颜色变化的技术，例如检测血液样本中的病毒，或者在监视田野或森林时处理植被的飞机图像。

同时投入多种颜色将意味着同时部署多个信息渠道，不仅扩大了今天电子产品的带宽，而且扩大了即将出现的“纳米光子学”的速度，这种“纳米光子学”将依赖于光子 – 快速且无质量的光粒子- 而不是用纳米级光学器件处理信息的缓慢和较重的电子。

IBM和英特尔已经开发出能将更高带宽的光与传统的电子结构相结合的超级计算机芯片。

普渡大学领导的团队简化了制造工艺，允许在电子芯片上同时使用多种颜色而不是一次使用单一颜色，用光子学取代电子产品的问题得以解决。

研究人员还讨论了从电子学到纳米光子学的转变中的另一个问题：产生光的激光器需要变得更小以适应芯片要求。

普渡大学电子与计算机工程专业助理教授Alexander Kildishev表示，“激光通常是单色装置，因此制作激光可调或者多色是一项挑战。此外，制造一系列纳米激光器同时在芯片上产生多种颜色是一项更巨大的挑战”。

这需要缩小激光器的主要部件“光腔”的尺寸。普渡大学，斯坦福大学和马里兰大学的研究人员第一次将所谓的银表面 -比纳米腔中的光波更薄的人造材料 - 制成超薄激光器”。

Kildishev表示，“我们的纳米腔将制造超薄和多色的片上激光器，光腔在两个镜子之间的激光中捕获光。当光子在镜子之间反弹时，光量增加，使激光束成为可能”。

目前，每种颜色需要不同厚度的光腔。通过在纳米腔中嵌入具有均匀的厚度银表面，以产生所有所需的颜色。他们的研究结果发表在Nature Communications杂志上。

Kildishev表示“我们不是调整每种颜色的光腔厚度，而是调整表面元素的宽度。”

光学元表面也可以最终取代或补充电子设备中的传统镜头。

“定义任何手机的厚度的实际上是一个复杂和相当厚的镜头，如果我们可以使用薄的光学表面，来聚焦光光线并产生图像，那么我们就不需要这些镜头了，或者我们可以使用更薄的叠层。”

原文来自：PHYS.ORG，原文题目：New ultrathin optic cavities allow simultaneous color production on an electronic chip，由材料科技在线团队翻译整理。