量子技术：控制光子晶体中的光和热流

科学家发现了一种控制光子纳米器件热传输的方法，有望用于高速通信和量子信息技术。   

一旦激光束轰击样品表面，就将产生热量，同时在膜上扩散，且向周围气体扩散。这降低了光子晶体薄膜的温度分布宽度。 

图片来源：Image courtesy of University of Twente 

荷兰屯特大学（University of Twente）MESA+纳米技术研究所（MESA+ Institute for Nanotechnology）和法国Thales研究和技术中心（Thales Research & Technology, France）科学家发现了一种控制光子纳米器件热传输的方式，有望应用于高速通信及量子信息技术领域。相关研究成果于2015年4月30日在美国《应用物理快报》（Applied Physics Letters）上发表。 

热控制光（Heat controls light） 

光子晶体具有纳米尺寸几何特征的光子结构，在光的控制方面非常有用，例如，可用于制备对光超致密的集成电路。控制这些电路最简单、最多功能的方式是通过加热从而局部改变其属性。在恰当的地方加热极其重要，但热扩散使得这很难控制。周边元件也会受到热影响，从而产生设想之外的多元件结构变化。然而，薄膜上的热传递取决于周边介质，从而为控制热分布提供了一个额外自由度。 

因此，薄膜上的温度分布可通过改变嵌入介质来减小。光子晶体薄膜上热扩散越快，薄膜温度分布越窄。 

研究人员从实验和理论上证明了采用高热导气体作为周围介质可获得更好的控制。相比于空气而言，当氦气作为环境气体时，结构中的温度分布宽度减小了30%。该结果非常重要，这使得在探索可编程光学电路时将可采用热耦合谐振器。 

这项研究受欧洲研究委员会（European Research Council）资助。