研究人员发明了一种新的“等离子体氧化物材料”，这种材料可以使光通信设备的速度至少比传统技术快10倍。
在光通信，激光脉冲被用来沿着电话服务，因特网和有线电视光纤电缆发送的信息。
研究人员普渡大学已经显示由掺杂铝的氧化锌（AZO）的光学材料如何能够调节 - 或变化 - 多少光40％，同时要求较少的功率比其他的“全光”半导体器件反射。
博士生纳撒尼尔·金赛说:“低功耗很重要，因为如果你想运行得非常快——我们展示了高达1太赫兹或更多的潜力——那么你就需要低能量耗散。”“否则，当你开始快速推材料时，材料就会升温并融化。全光学意味着与传统技术不同，我们不使用任何电信号来控制系统。数据流和控制信号都是光脉冲。”
对于数据传输等潜在的工业应用来说，能够调节反射光的数量是必要的。
“我们可以设计电影提供要么减少或增加反射，无论是需要特定的应用，”金赛说，一个研究小组率领工作亚历山德拉Boltasseva，电气和计算机工程副教授，和弗拉基米尔·M. Shalaev他是普渡大学伯克纳米技术中心的纳米光子学科学主任，也是电子和计算机工程领域的杰出教授。“你可以使用增加或减少反射来编码数据。这取决于你想要做什么。这种反射的变化也导致了传输的变化。”
调查结果显示七月份的杂志上。光学的研究论文中详细介绍，在公布美国光学学会．
该材料已被证明在光谱，这是在光通信中使用的近红外范围内工作，并且它是与互补金属氧化物半导体兼容（CMOS）制造工艺用于构建集成电路。这种技术可能会带来设备这一进程的高速光通信。
研究人员已经提出创造一种“使用cmos兼容材料的全光电浆子调制器”或一种光学晶体管。
在电子，基于硅的晶体管是开关电源和放大信号的关键构建块。光学晶体管可以为光而不是电力执行类似的作用，带来远远快系统比现在可能。
该论文。光学，特色在杂志的封面上，是由金赛，研究生克莱顿DeVault和Jongbum金撰写;在苏格兰爱丁堡的Heriot-Watt大学访问学者马塞罗费雷拉;Shalaev和Boltasseva。
该材料暴露于脉冲激光使电子从叫价带称为导带更高的能级一个能级移动。随着电子移动到导带他们留下的价带“孔”，并最终电子与这些空穴复合。
晶体管的开关速度由它如何快速发生常规半导体如硅，完成光这个周期被吸收，激发电子，产生的空穴和然后重新组合的限制。
金赛说:“所以我们想要做的是彻底加快这一进程。”
这个周期大约需要350飞秒在新的AZO薄膜，这是比晶体硅快大约5000倍等转瞬即逝完成该光行进仅约100微米，或一张纸的大致厚度，在该时间。
“我们很惊讶，这是这个快，”金赛说。
这种速度的提高可以转化为比传统硅基电子设备至少快10倍的设备。
AZO薄膜据说是“接近零的epsilon”，这意味着折射率接近零，这种特性通常在金属和新的“超材料”中发现，这种材料包含一些特征、图案或元素，可以通过利用被称为表面等离子体的电子云来实现对光的前所未有的控制。与天然材料不同，超材料能够将折射率降低到小于1或小于零。当电磁波(包括光)从一种物质进入另一种物质时发生弯曲，就会发生折射。每种材料都有自己的折射指数，折射指数描述了光在这种特殊材料中弯曲的程度，并定义了光通过这种材料时的速度减慢的程度。
脉冲激光改变了AZO的折射率，进而调节了反射量，从而使更高的性能成为可能。
“如果你在经营范围为您的折射率低，那么你可以有一个增强的效果，所以增强反射的变化和增强的传输变化，”他说。
研究人员在氧化锌中“掺杂”铝，这意味着氧化锌中掺杂了铝原子，从而改变了材料的光学特性。掺杂氧化锌使其在某些波长表现为金属，在其他波长表现为介质。
一种新的低温制造工艺对材料的性能和CMOS兼容性至关重要。
金赛说:“对于工业应用来说，你不能使用真正高的制造温度，因为那会损害芯片或设备上的底层材料。”“关于这些材料，一个有趣的事情是，通过改变诸如加工温度等因素，你可以彻底改变薄膜的性能。它们可以是金属的，也可以是非常介电的。”
偶氮还能够“调节”超材料的光学特性，这可能会加速其商业化的进步，Boltasseva说。
正在进行的研究是基于在普渡大学Birck纳米技术中心由空军科学研究办公室、玛丽·居里离任国际奖学金、国家科学基金会和海军研究办公室资助。
了下:•先进的材料
