宾夕法尼亚州立大学最近宣布在电路级的光控制技术上取得重大突破，创造了更多自由空间波传播到可控波导的可行界面。
发表在《科学进展》上的研究详细介绍了令人印象深刻的成就将自由空间光桥接成波导。以前，由于相位控制有限，很难成功地将波导光耦合到自由空间中。
研究人员开发了一种混合结构，亚波长大小的元原子沉积在波导表面，允许特定应用，基于光的功能集成在芯片级别。
锥形导向光的重要性
通过数值和实验研究，该研究团队成功地演示了超表面控制的离片光束偏转和光聚焦。如下所示，为波束转向开发了测试设置。
离片光束转向和聚焦图。图片由科学的进步
为了聚焦光束，研究人员使用了一个激光泵浦光学参量振荡器耦合到一个锥形透镜信号模光纤中，然后从那里进入自由空间。
metsurfacfaces提供了一个具有内置滤波功能的光耦合接口，在自由空间波前和单模(TE00)传播。
补充研究表明，研究人员如何测试他们开发的金属纳米棒天线完成模拟使用一个商用有限元方法(FEM)求解包。补充数据清楚地表明在不同波长产生波前的超表面控制。
从根本上说，超表面提供了对光的频率、偏振、相位和振幅的控制，如下图所示:
基于光的功能，a)带通，b)陷波滤波器，c)高阻抗表面，d)窄带“完美吸收器”。图片由肖等人
宾夕法尼亚州立大学如何开发metassurface
宾夕法尼亚州立大学的研究利用累积相位(βx)和突变相移(ΔΦx)来克服先前有限的相位控制(π)。
通过使用全相移(2π)超表面的工程放置，研究人员在特定纳米频率(1550 nm)的理想焦点上产生了波导驱动的自由空间光子天线图案。
艺术家渲染的超表面耦合波导管允许特定的基于光的功能。图片由科学的进步
目前超表面金属纳米棒的设计有效率方面的考虑，其吸收损耗为45.5%。第二种设计采用了纯介质，并将总功耗降低了10倍，这主要是由于没有金属元件。超表面界面的总体上萃取效率为9%。
光子集成芯片的价值
根据Edmund Optics的研究，知情同意的重要性越来越明显随着我们不断突破电子技术的极限。
与等效的基于射频的技术相比，光子技术提供了更强的带宽、更快的速度和更低的能量需求。单模光纤，适当的多路复用，可以传输比铜系统明显更高的吞吐量。
光子在传输过程中通常不会相互碰撞，因此不会产生我们通常在电子基础系统中遇到的热量。这意味着系统排出的废热更少，系统也更节能。
把光工作在PIC应用程序
宾州州立大学的技术为集成PIC技术提供了强大的选择，具有超表面的波束形成能力。超表面有利于高相干传输和直接在芯片上接收光子。
激光雷达技术的工作原理与雷达相同，但使用光子，它使用能量强度度量来表征物体。由于新技术提供了产生特定的基于光的功能的能力，工程师可能在未来开发高强度波束导向激光雷达，能够在更大的探测距离高定向天线模式。
理想的能量强度轮廓是基于光子从激光雷达返回。更强的强度表明增加的光子反射到激光雷达的接收器。图片使用的礼貌国家生态观测网
基于这些进步所带来的PIC密度的增加，研究团队认为未来的应用范围将从虚拟现实和增强现实设备的微型化显示技术到全息投影。
光子集成电路的好处已经在研究中得到了充分的证明，随着这种将PICs和超表面相结合的新技术的出现，工程师可以继续推动现代电子的极限。雷竞技最新app
