光guang子zi作zuo為wei電dian磁ci輻fu射she的de載zai體ti，既ji沒mei有you質zhi量liang
，也ye沒mei有you電dian荷he。這zhe意yi味wei著zhe
，光guang是shi相xiang對dui難nan以yi控kong製zhi的de，不bu像xiang例li如ru電dian子zi那na樣yang可ke以yi通tong過guo施shi加jia恒heng定ding的de電dian場chang進jin行xing控kong製zhi。然ran而er，一yi些xie如ru納na米mi天tian線xian等deng設she備bei能neng夠gou一yi定ding程cheng度du上shang實shi現xian電dian磁ci波bo的de傳chuan播bo控kong製zhi。一yi個ge需xu要yao“先進”的de光guang處chu理li的de領ling域yu即ji發fa展zhan光guang學xue計ji算suan機ji。在zai這zhe些xie設she備bei中zhong，信xin息xi不bu是shi由you電dian子zi攜xie帶dai的de，而er是shi由you光guang子zi攜xie帶dai的de。使shi用yong光guang而er不bu是shi帶dai電dian粒li子zi有you可ke能neng大da大da提ti高gao傳chuan輸shu和he處chu理li信xin息xi的de速su度du。實shi現xian這zhe種zhong類lei型xing的de電dian腦nao需xu要yao一yi種zhong具ju有you在zai某mou種zhong程cheng度du上shang施shi加jia一yi個ge恒heng定ding的de電dian場chang或huo磁ci場chang或huo通tong過guo改gai變bian入ru射she光guang的de強qiang度du，就jiu可ke進jin行xing操cao縱zong的de特te點dian的de例li如ru特te定ding的de納na米mi天tian線xian設she備bei。

 

發表在《激光與光子學的評論》雜誌上的一篇文章中
，研究人員設計了一種新型的非線性納米天線
，其可以根據入射波強度進行改變光的散射方向（圖1）。該(gai)研(yan)究(jiu)提(ti)出(chu)的(de)納(na)米(mi)天(tian)線(xian)的(de)核(he)心(xin)是(shi)矽(gui)納(na)米(mi)顆(ke)粒(li)，其(qi)在(zai)嚴(yan)格(ge)的(de)激(ji)光(guang)輻(fu)射(she)下(xia)可(ke)產(chan)生(sheng)電(dian)子(zi)等(deng)離(li)子(zi)體(ti)。作(zuo)者(zhe)以(yi)前(qian)證(zheng)明(ming)了(le)使(shi)用(yong)這(zhe)些(xie)納(na)米(mi)粒(li)子(zi)進(jin)行(xing)非(fei)線(xian)性(xing)和(he)超(chao)快(kuai)控(kong)製(zhi)光(guang)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)。研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)然(ran)後(hou)設(she)法(fa)操(cao)縱(zong)部(bu)分(fen)光(guang)進(jin)行(xing)前(qian)向(xiang)和(he)後(hou)向(xiang)的(de)輻(fu)射(she)散(san)射(she)。現(xian)在(zai)，通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)入(ru)射(she)光(guang)的(de)強(qiang)度(du)，他(ta)們(men)已(yi)經(jing)找(zhao)到(dao)了(le)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)來(lai)把(ba)一(yi)個(ge)散(san)射(she)光(guang)約(yue)束(shu)在(zai)所(suo)需(xu)的(de)方(fang)向(xiang)。

 

 

旋(xuan)轉(zhuan)的(de)納(na)米(mi)天(tian)線(xian)的(de)輻(fu)射(she)模(mo)式(shi)，采(cai)用(yong)矽(gui)等(deng)離(li)子(zi)體(ti)激(ji)勵(li)機(ji)製(zhi)。該(gai)研(yan)究(jiu)中(zhong)的(de)納(na)米(mi)天(tian)線(xian)是(shi)一(yi)個(ge)直(zhi)徑(jing)不(bu)等(deng)的(de)二(er)聚(ju)體(ti)兩(liang)矽(gui)球(qiu)。利(li)用(yong)弱(ruo)激(ji)光(guang)進(jin)行(xing)照(zhao)射(she)，該(gai)天(tian)線(xian)將(jiang)由(you)於(yu)其(qi)不(bu)對(dui)稱(cheng)的(de)形(xing)狀(zhuang)進(jin)行(xing)光(guang)線(xian)的(de)散(san)射(she)（如圖2A藍圖）。kejinxinglianggenamilizizhijingdexuanze，shiyigelizizaijiguangdebochangchushixiangongzhen。zaiqiangjiguangmaichongdezhaoshexia，huizaigongzhenlizizhongchanshengdianzidengliziti，zhehuidaozhilizideguangxuexingzhidebianhua。erqitadelizishifeigongzhende，qiangdadejiguangchangduiqideyingxianghenxiao。yibanlaishuo，tongguozhunquexuanzelianggelizidexiangduidaxiaoyijirusheguangshudengcanshu（持續時間和強度）進行組合，甚至有可能讓粒子幾乎是相同的大小，從而天線會讓光束反射（在圖2a紅色）。

 

“xianyoudeguangxuenamitianxiankeyizaixiangdangkuandefanweineijinxingguangdekongzhi。raner，zhezhongnenglitongchangshiyouyuzaitamendejiegouhezuchengtamendecailiaosuodailaide，yincitashibukenengzairenheshihoujinxingpeizhizhexietediande
，”Denis Baranov說，他是莫斯科物理技術學院的研究生且是論文的第一作者。“然(ran)而(er)我(wo)們(men)研(yan)究(jiu)的(de)這(zhe)種(zhong)納(na)米(mi)天(tian)線(xian)的(de)性(xing)質(zhi)，是(shi)可(ke)以(yi)動(dong)態(tai)修(xiu)改(gai)的(de)。當(dang)我(wo)們(men)用(yong)微(wei)弱(ruo)的(de)激(ji)光(guang)脈(mai)衝(chong)照(zhao)射(she)它(ta)時(shi)，我(wo)們(men)會(hui)得(de)到(dao)一(yi)個(ge)結(jie)果(guo)，但(dan)當(dang)用(yong)一(yi)個(ge)強(qiang)烈(lie)的(de)脈(mai)衝(chong)時(shi)，結(jie)果(guo)會(hui)是(shi)完(wan)全(quan)不(bu)同(tong)的(de)。”科學家們對光的散射機理的數值模擬如圖2（b）。仿fang真zhen結jie果guo表biao明ming，當dang納na米mi天tian線xian由you微wei弱ruo的de激ji光guang束shu進jin行xing照zhao射she時shi，光guang會hui散san射she到dao天tian線xian一yi側ce。然ran而er，當dang用yong強qiang激ji光guang脈mai衝chong進jin行xing照zhao射she納na米mi天tian線xian時shi，會hui導dao致zhi裝zhuang置zhi內nei的de電dian子zi等deng離li子zi體ti的de散san射she圖tu案an旋xuan轉zhuan20度（紅色線）。這就提供了一個實現入射脈衝在不同方向偏轉弱或強的方法。

 

Sergey Makarov，他是彼得堡國立信息技術機械與光學大學納米光子學和材料係的資深研究員
，他說“在這項研究中
，我們集中研究在測量尺寸小於200×200×500納(na)米(mi)的(de)納(na)米(mi)光(guang)學(xue)芯(xin)片(pian)。這(zhe)遠(yuan)小(xiao)於(yu)一(yi)個(ge)攜(xie)帶(dai)信(xin)息(xi)的(de)光(guang)子(zi)的(de)波(bo)長(chang)。新(xin)的(de)設(she)備(bei)將(jiang)使(shi)我(wo)們(men)能(neng)夠(gou)以(yi)相(xiang)比(bi)基(ji)於(yu)電(dian)子(zi)的(de)類(lei)似(si)設(she)備(bei)更(geng)好(hao)的(de)速(su)度(du)上(shang)進(jin)行(xing)光(guang)的(de)傳(chuan)播(bo)方(fang)向(xiang)的(de)改(gai)變(bian)。我(wo)們(men)的(de)設(she)備(bei)將(jiang)能(neng)夠(gou)實(shi)現(xian)很(hen)短(duan)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)將(jiang)一(yi)個(ge)信(xin)號(hao)分(fen)配(pei)到(dao)兩(liang)個(ge)光(guang)信(xin)道(dao)，這(zhe)對(dui)於(yu)現(xian)在(zai)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)來(lai)說(shuo)是(shi)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)的(de)。”

 

今天通過光纖進行信息的傳播的速度已達到幾百Gbit /s，而利用現代這些單個元件隻有幾個Gbit / s的速度的電子設備進行信號的處理非常慢。這裏提出的非線性光學納米天線可以解決這個問題，因為它工作在250 Gbit/s，這zhe為wei光guang學xue信xin息xi的de快kuai速su處chu理li提ti供gong了le方fang法fa。由you研yan究jiu人ren員yuan開kai發fa的de非fei線xian性xing天tian線xian提ti供gong了le在zai納na米mi量liang級ji進jin行xing控kong製zhi光guang的de更geng多duo的de機ji會hui
，這zhe也ye將jiang是shi成cheng功gong開kai發fa光guang子zi計ji算suan機ji和he其qi他ta類lei似si的de設she備bei所suo必bi需xu的de。

 

本文轉載自實驗幫。