研究人员改变光纤直径让光纤变成微谐振器

据美国物理学家组织网近日报道，英国光纤实验室的研究人员通过对普通光纤的直径在纳米尺度上进行微调，让光纤成为了制造光子计算机必需的微谐振器，为研制出光子计算机开辟了新方法。相关研究发表在美国光学学会的《光学快报》上。

光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机，由于其运行速度和信息存储量远大于电子计算机，因此，许多国家都投入巨资进行光子计算机的研究。然而，要想制造真正的光子计算机，需要开发出可用一条光束来控制另一条光束变化的光学微谐振器这一基础元件。

对微谐振器来说，最有潜力的设计当然是一长串微环，将光子严密封锁在回旋的环内，接着让光子通过一个环到下一个环。链子越长，能存储的信息就越多。然而，即使目前最精确的制造工艺仍会在环内产生细小的瑕疵，导致信号逐渐减弱甚至完全消失。

最新研究的领导者米沙·萨米特斯基和同事利用光纤本身固有的属性，对光线的直径在纳米尺度上进行了微调，将光纤变成了微谐振器。他们让一条光纤变得非常狭窄，并在其附近垂直放置了另一条光纤。因为这两束光纤如此接近，且初始光纤已被缩小到原初大小的几分之一，因此，一部分光能进行一个所谓的“量子飞跃”进入到另一个光纤内。

这种微谐振器的信号损失非常小，同时能让光运行的距离比传统方法制造出的微谐振器高2个数量级以上。萨米特斯基表示：“光纤直径变化的精确性约为百分之一纳米，也是最高的精确度。”而且，如果将足够数量的光纤微谐振器耦合在一起，光脉冲内的信息可以被保存足够长的时间，以便科学家们进行光子计算。目前，他们能将10个光纤微谐振器耦合在一起。

以前也有实验利用光纤来做微谐振器，但它们主要依靠磨光或熔化光纤来改变其直径，这不仅会使光纤的结构非常不均匀，而且也无法达到纳米尺度。而最新方法能将微谐振器周长的变化控制在0.1纳米的精度以下。科学家们表示，能在纳米尺度上修改光纤的直径得益于光纤固有的一个属性，因此，只要光纤在同样的环境下制造出并被加热到熔点下，就能获得同样的效应，这就使这种技术能从实验室研究走向工业制造。这些微谐振器有望被用于制造各种专门设备，但其最大的应用潜力在于制造光子计算机以及用于基础的物理学研究中。