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2011-05-08 21:44 |
科學家提出一種新型全光晶體管設(shè)計方案
據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，德國維爾斯特拉斯應用分析和隨機研究所和馬克思·波恩研究所的科學家攜手，提出了一種新型全光晶體管的設(shè)計方案，即使用一束光脈沖控制另一束，形成完全由光控制的“光路”。最新設(shè)計解決了該領(lǐng)域目前面臨的多道難題，相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《物理評論快報》上。 OE[7fDe'
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用光子取代電子來傳導光，使傳統(tǒng)電纜或線路“變身”為“光路”，最終用光子計算機替代電子計算機，是物理學家一直孜孜追求的目標。因為，與電子晶體管相比，光晶體管在轉(zhuǎn)換速度、散熱等諸多性能上擁有無可匹敵的優(yōu)勢。 ^W}| 1.uZ
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此類研究的關(guān)鍵是找到一個“開關(guān)”，將一束光的能量轉(zhuǎn)移到另一束光上。要實現(xiàn)這一點，常規(guī)方法是改變光纖屬性。而更好的方式是使用另一束脈沖——“控制脈沖”來實現(xiàn)“全光轉(zhuǎn)換”，以此形成某種完全由光操控的“光路”。 @rqmDpU
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在最新研究中，科學家使用一束較弱的分散脈沖來控制另一束較強的信號脈沖，分散控制脈沖比信號脈沖弱7倍。這兩束脈沖能在一個非線性介質(zhì)中以不同頻率、相同方向和幾乎相同的速度傳播。如果后發(fā)脈沖能趕上另一束脈沖，兩束脈沖就會相互作用。 7gLk~*
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從控制脈沖的角度而言，信號脈沖好比是宇宙白洞的邊界，以它為邊線，外面任何物質(zhì)都無法進入，因此，科學家們設(shè)想，將信號脈沖和控制脈沖鎖在這片“勢力范圍”內(nèi)足夠長的時間，直到控制脈沖改變信號脈沖的強度、頻率、速度或形狀等屬性，控制脈沖就能像開關(guān)一樣調(diào)控信號脈沖，實現(xiàn)其在晶體管中的功能。 [x?9< #T
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研究人員在論文中指出，如果后發(fā)脈沖被前面脈沖所產(chǎn)生的“邊界線”所影響，信號脈沖就會和控制脈沖發(fā)生能量交換。無論“邊界線”的擁有者是誰，只要兩束脈沖的速度非常接近，都會發(fā)生能量轉(zhuǎn)移。而且，信號脈沖還能被重復調(diào)控，設(shè)計出實際可行的路線。而實現(xiàn)該“全光電路”的關(guān)鍵，就是通過調(diào)節(jié)控制激光來多次調(diào)整信號脈沖的衰減或增益。 GYy8kp84
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研究人員還指出，全光晶體管還克服了光的級聯(lián)能力和扇出的難題。因為強脈沖不會分散傳播或破裂成多重脈沖，可輸出強脈沖作為下一次轉(zhuǎn)換的輸入，由此實現(xiàn)轉(zhuǎn)換路線的光級聯(lián)。雖然目前全光晶體管還未得到演示，新設(shè)計在開發(fā)實用光學晶體管方面邁出了重要一步。
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