澳大利亚科学家成功在芯片中将光转化为声波数据信息
我们常日认为光,声音和打算机数据是三种非常不同的东西。光是电磁波,声音是一种声音振动,而数据在打算机上以0或1存在。
然而,澳大利亚悉尼大学的研究职员正在将这三个领域结合起来,帮助创造所谓的光学打算机。他们最近公布了最新研究报告,“芯片集成的光子声子相关性内存”。这是人类首次成功在芯片中将光转化为声波数据信息。

在物理学上,相关性是指,为了产生显著的干涉征象,波所需具备的性子。更广义地说,相关性描述波与自身、波与其它波之间对付某种内秉物理量的干系性子。当两个波彼此相互干涉时,由于相位的差异,会造成相长干涉或相消干涉。假若两个正弦波的相位差为常数,则这两个波的频率必定相同,称这两个波“完备相关”。而两个“完备不相关”的波,比如白炽灯或太阳所发射出的光波,由于产生的干涉图样不稳定,无法被明显地不雅观察到。在这两种极度之间,存在着“部分相关”的波。相关性又大致分类为韶光相关性与空间相关性。韶光相关性与波的带宽有关;而空间相关性则与波源的有限尺寸有关。
声子可以作为射频和光旗子暗记之间的唯一连接工具,它许可我们构建光学量子打算机方案并供应前辈的旗子暗记处理能力。存储或延迟光旗子暗记一贯是光学打算机研究事情的紧张推动力,由于它供应了全光学处理的可能性。基于这种方法的光学存储器与全光学信息处理,传输技能兼容之前,须要办理的三个紧张寻衅:
1,任何实际的光学缓冲器至少须要千兆赫兹带宽。
2,光数据传输方案常日利用多个波长信道来增加总体容量。这意味着存储过程须要在宽频率范围事情;并且须要保留光旗子暗记的频率(通道之间没有串扰)。由于光学波长严格地束缚于谐振频率,以是这种依赖于构造共振的光子声子系统要实现上面的哀求具有寻衅。
3,实际的光学缓冲器必须是可芯片集成的,并且能够与其他组件兼容,迄今为止,业界缺少干系的机电平台标准。
研究职员并不因此电子形式处理数据,而是利用光子。他们利用“受激布里渊散射”(SBS)方法将光旗子暗记携带的信息传送到这些声学声子,实验证明,这种信息转移是完备同等的。其缓冲区不依赖于构造共振,因此不限于窄带宽或单波长操作。其余,不同的波长上的信息相互无串扰。该方案光学打算机具有基本上不产生热量,免受电磁滋扰,耗电远远低于现在打算机的优点。此外,它的运算速率大约是目前打算机的20倍。
光子声子影象体的基本事理和流程图
上图是光子声子影象体的基本事理和流程。a存储过程:一个光学数据脉冲被写入,数据脉冲被存储为声学声子。b检索过程:在检索过程中,读取脉冲花费声波,将数据脉冲转换回光域。c实验的基本事理图。c插图显示,一个50元硬币做比拟的硫族化物芯片。该芯片包含超过100个不同长度的螺旋波导(8.6厘米,11.7厘米和23.7厘米)。把稳:这只是一个事理图,实际设置更加繁芜和前辈,包括CW连续波,SSB单边带调制器,IM强度调制器,PG脉冲发生器,BP带通滤波器,PD光电检测器,LO本地振荡器,Ω布里渊频移。
由于光子的移动速率非常快,研究职员须要利用“光子微芯片”将光子转换成声波,声波可以将数据减慢到足以实现其在电路当中的处理速率。
信息存储和检索过程图
存储过程:光学数据脉冲被反向写入脉冲,脉冲将所携带的信息传送到声学声子。上图左的曲线显示不同写入脉冲功率的发送数据脉冲,玄色 代表原始数据, 赤色是1.1 W脉冲,蓝色为2.0 W脉冲,紫色为3.0 W脉冲,绿色 是4.7 W脉冲。可以实现90%以上的花费。中间图显示在不同的存储韶光之后检索数据脉冲。右边图为原始数据脉冲( 赤色 )分别不同脉冲强加后的检索细节,
大略来说,该技能是通过各种脉冲的光,令其在芯片内相互浸染并产生眇小的振动。通过同时通报不同带宽的旗子暗记,科学家可以大大提高打算机的性能。
虽然光学打算机可能要花几年乃至几十年才能变成可行的产品,但如果技能成熟,打算机行业又将迎来巨大进步。