在現(xiàn)代通信技術(shù)中，保持洲際光纖中的信息完整性是至關(guān)重要的。從理論上說(shuō)，這需要在光纖的收發(fā)端對(duì)硅基芯片中的光進(jìn)行操作，以此確保那些“光子信息包”的波形在傳送中不會(huì)被破壞。多年以來(lái)，科學(xué)家們一直在為這個(gè)目標(biāo)努力，現(xiàn)在終于有了新的成果。

　　海嘯的波浪

　　悉尼大學(xué)納米研究所和新加坡科技大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院合作，首次通過(guò)操控一塊硅基芯片上的光波成功地維持了它們的整體波形。這類特殊的波名為“孤子”，它不僅出現(xiàn)硅片上，也可能表現(xiàn)為海嘯那樣的規(guī)模。不論規(guī)模如何，“孤子”的特征是一致的，不妨用海嘯來(lái)說(shuō)明：海嘯能保持著它的波形在海洋中傳播數(shù)千公里，因此，即使波浪傳遞到遠(yuǎn)離源頭的地方，仍會(huì)保留著它初始的能量和“信息”。由此可見(jiàn)，孤子是一種特殊的脈沖，它可以在不改變形態(tài)的情況下傳播很遠(yuǎn)，并且能夠在碰撞和相互作用中保存下來(lái)。

　　光纖

　　自20世紀(jì)80年代以來(lái)，光孤子波在光纖領(lǐng)域被廣泛研究，因?yàn)楣伦拥奶匦阅苁箶?shù)據(jù)在不失真的情況下被傳送得很遠(yuǎn)。有一種特殊的“布拉格孤子”，可用于在芯片上進(jìn)行高級(jí)信號(hào)處理。大約在20年前，科學(xué)家們使用80ps脈沖，在7.5cm光纖光柵中首次發(fā)現(xiàn)了它，但還從未在芯片上發(fā)現(xiàn)過(guò)，因?yàn)楣杌酒拗屏似鋫鞑ァ?

　　布拉格光柵門控結(jié)構(gòu)

　　現(xiàn)在，研究小組在新加坡建造了一種基于超富硅氮化物(USRN)的裝置，并為它配置了悉尼納米公司(Sydney Nano)最先進(jìn)的光學(xué)工具，最終，這臺(tái)裝置成功證明了硅基芯片上的布拉格孤子的形成和裂變過(guò)程。研究者唐恩·譚教授將這一發(fā)現(xiàn)歸功于聯(lián)合使用了USRN和布拉格光柵器件。后者是一種經(jīng)過(guò)輕微修改的硅材料，能產(chǎn)生所謂“布拉格光柵”，它加工起來(lái)十分方便。順便說(shuō)一下，“布拉格”這個(gè)名字其實(shí)是源于一對(duì)獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的父子。

　　來(lái)自新加坡的Sahin Ezgi博士

　　目前，這項(xiàng)研究成果已發(fā)表在《激光與光子學(xué)評(píng)論》上，它非常重要，因?yàn)槟壳按蠖鄶?shù)通信基礎(chǔ)設(shè)施仍然依賴于硅基設(shè)備來(lái)傳送信息。通過(guò)控制芯片上的孤子，將會(huì)加快光子通信設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的速度。研究人員對(duì)此成果的評(píng)價(jià)也是很高的：“復(fù)雜孤子動(dòng)力學(xué)的觀察為芯片內(nèi)光學(xué)信號(hào)處理的廣泛應(yīng)用鋪平了道路，超越了脈沖壓縮”、“這是一個(gè)孤子物理領(lǐng)域的重大突破?！?

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