新型超材料可避免电磁波逆向反射0液压管

新型超材料可避免电磁波逆向反射

新型超材料可避免电磁波逆向反射 2012年08月21日 来源：

电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在380至780纳米之间，称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。因此，人们周边所有的物体时刻都在进行电磁辐射。尽管如此，只有处于可见光频域以内的电磁波，才是可以被人们看到的。电磁波不需要依靠介质传播，各种电磁波在真空中速率固定，速度为光速。

中国科技网讯 据物理学家组织网近日报道，电脑芯片利用光来移动数据将更加节能，甚至可比现今使用的芯片速度更快。而实现这点的困难之一就是光穿过电磁波导时不发生逆向反射以干扰之后的传输，甚至中断激光的工作。

现今的光纤网络通常使用光电隔离器来阻止光的逆向反射。这种装置一般由钇铟柘榴石等特殊材料制成，同时只能在磁场的作用下开展工作，这使得它的体积十分庞大。另外，由于隔离器会吸收光子以避免它们发生反向散射，其同样会削弱向前移动的光学信号。

而麻省理工学院等校的科研人员描述了一种新型超材料，能够保持光子只沿一个方向移动，使游荡的光子改道，而不仅仅是吸收它们。研究人员表示，这十分重要，因为光子的损失会限制他们所能集成的设备数量，因而制约大规模集成光学器件的发展。虽然实验所用的原型很大，但却不需要另外施加磁场，因此其原则上能够生产出比当前的光电隔离器更小的光学元件。此外，构建芯片级别的超材料不需要比生成微处理器更特殊的金属，从而能够降低制造的成本。相关研究报告发表在本周出版的美国《国家科学院学报》上。

赋予新材料光聚集特性的正是成排嵌入的金属天线，它们看起来很像垂直和水平交错的小型螺旋桨。每根天线由电路与位于材料底部表面的反方向的天线相连，通过电路的电流方向则决定了电磁波的传播方向。

虽然科学家正尝试以诸多不同的途径获取芯片级别的波导，但新型超材料提供的光学波导对于制造能够控制光学信号的芯片上设备十分有用。在芯片生产中，这些天线能被轻易地嵌入硅中。但天线的小型化并非支持超材料在可见光甚至近红外频率中工作的主要障碍，工作频率同样会受到电流中晶体管转换速度的限制，目前还没有哪个晶体管的设计能够迎合可见光较高的转换速度，而这正是研究人员正在努力的方向。

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