由应用物理助理教授南方宇领导的哥伦比亚工程研究人员已经发明了一种控制在狭窄的途径或波导中传播的光，通过使用纳米天线的高效率。为了展示这种技术，它们建立了光子集成设备，不仅具有记录小的占地面积，而且还能够在前所未有的宽波长范围内保持最佳性能。
光子集成电路（IC）基于光波导中传播的光，并且控制这种轻型传播是建立这些芯片的核心问题，该芯片使用光而不是电子传输数据。YU的方法可能导致更快，更强大，更有效的光学芯片，这又可以转换光通信和光信号处理。该研究在线发布自然纳米技术4月17日。
“我们已经建立了集成的纳米光电设备，占用了最小的占地面积和最大的操作带宽，”余说。“现在我们现在可以减小光子集成装置的程度与纳米天线的帮助类似于当大型真空管被更小的半导体晶体管代替时20世纪50年代所发生的。这项工作为基本科学问题提供了革命性的解决方案：如何以最有效的方式控制波导中传播的光线？“
沿波导传播的光波的光功率仅限于波导的核心内：研究人员只能通过波导表面附近存在的小渐逝“尾”进入导向波。这些难以捉摸的引导波特别难以操纵，因此光子集成装置的尺寸通常很大，占用空间，从而限制芯片的器件集成密度。缩小光子集成设备代表了一项主要挑战研究人员的目标，旨在克服，镜像摩尔法的历史进展，电子IC中的晶体管数量大约每两年加倍。
俞的团队发现，控制波导中光的最有效的方法是用光学纳米天线“装饰”波导：这些微型天线从波导芯内部拉光，改变光的性质，并将光释放回到波导中。密集包装阵列的纳米天线的累积效果是如此强大的是，它们可以在传播距离内达到波导模式转换的功能不超过波长的两倍。
“这是一种突破，考虑到实现波导模式转换的传统方法需要长度的设备，这是波长数百次的长度，”余说。“我们已经能够将设备的大小减小为10到100倍。”
余的团队创建了可以将某个波导模式转换为另一波导模式的波导模式转换器;这些是一种称为“模式分割复用”（MDM）的技术的关键推动因素。光波导可以支撑基本波导模式和一组高阶模式，同样的方式吉他串可以支持一个基本的基调及其谐波。MDM是一种基本上增加光学芯片信息处理能力的策略：可以使用相同的光颜色，但是几种不同的波导模式以通过相同的波导同时传输几种独立的信息信道。“这种效果就像是，例如，乔治华盛顿桥神奇地具有处理更多的交通量的能力，”俞解释道。“我们的波导模式转换器可以创建更多的电容信息途径。”
他计划在光子集成装置中将积极可调光学材料纳入光子集成装置，以使得能够在波导中传播的光。这种有源器件将是增强现实（AR）眼镜 - 护目镜的基本构建块，首先将佩戴者的眼睛像差，然后将像差校正的图像投入到眼睛中 - 他和他的哥伦比亚工程同事，教授Michal Lipson，Alex Gaeta，Demetri Basov，Jim Hone以及Harish Krishnaswamy现在正在进行中。yu还探索将在波导中传播的波浪转化为强大的表面波，最终可能用于片上化学和生物传感。
提起：快速原型设计
