科学:涡流形激光能大幅提高信息传输量 10倍 硅波时分极限

王兴

作者：Liang Feng

来源：《科学》

发布时间：2016/8/6 23:23:50

涡流形激光能大幅提高信息传输量

美国科学家近日在最新一期《科学》杂志发表论文称，他们揭示了一种“螺旋涡流形激光”，这种激光能将信息编码成卷，因此能比传统激光更快速地传输更多信息，这一研究有望使计算行业产生变革。

研究人员表示，科学家们可借助最新研究找到新方法，让计算机变得更小、更快、更廉价。该研究联合作者、布法罗大学工程和应用科学学院助理教授冯亮（音译）表示：“为了耗费更少能量传输更多信息，我们需要重新思考机器内部的零件。”

数十年来，科学家们的解决办法是将更多元件“塞”在一块硅基计算机芯片上，但现有方法面临一个瓶颈：近年来，由于已接近硅晶芯片原子极限，维持芯片行业50年的神话“摩尔定律”似乎就要失效。

研究人员提出了光通信技术等各种办法来解决这一问题。光通信技术用光来携带信息，有各种各样光通信的例子：从古老的灯塔到现在的光纤光缆等，而激光处于目前光通信领域的核心位置。

科学家们一直在采用各种方式操控激光，最常见的是让不同信号以一个路径行进，以携带更多的信息，但目前，这些技术—尤其是波分复用（WDM）和时分复用（TDM）都达到了极限。

布法罗大学的工程师们另辟蹊径，使用轨道角动量这一光操作技术来推动激光技术的发展。轨道角动量技术让激光采用螺旋模式分布，中央有一个涡旋。尽管这一螺旋涡流形激光对于现有电脑来说太大而无法工作，但科学家们能将其缩小到与计算机芯片兼容。由于激光束沿螺旋模式行进，能将信息编码成不同的涡流，因此，它能携带的信息量是线性移动的传统激光的10倍以上。涡流激光是许多设备，如先进的发射机和接收机的组件，对建造更强大的计算机和数据中心来说也不可或缺。（科技日报 刘霞）

http://science.sciencemag.org/content/353/6298/464



http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/20168923235074240370.shtm