美國能源部旗下的勞倫（lún）斯伯克利國家實驗室(LawrenceBerkeleyNationalLaboratory)近日宣布研發出全球首創（chuàng）的，可（kě）實現芯片上光通訊的“真正納米級”矽波導(siliconwaveguide)。勞倫斯伯克利實驗室藉由新研發（fā）的一種稱為“混合等（děng）離極化激元(hybridplasmonpolariton，HPP)”的準粒子(quasi-particle)，解除了前人嚐（cháng）試開發矽光子元件的新運作模式、以最佳化（huà）光子與等離子係統（tǒng）之路途上所遭（zāo）遇的光學損失(opticallosses)障（zhàng）礙。

      該實驗室采（cǎi）用的方法，結合了高量子局（jú）限(quantumconfinement)與低（dī）訊耗損失，也為實現納米等級的（de）芯片上激光(on-chiplasers)、量子運算（suàn）以及單光子全光學開關(single-photonall-opticalswitches)等技術開啟一扇門。

      創造以上研究成果的（de），是勞倫斯伯克利實驗室材料科學部門研究員暨美國（guó）加州大學伯克利（lì）分校的納米科學與工程中心總監XiangZhang；共同參與的（de）還包括博士研究生VolkerSorger與ZiliangYe。他們表示，HPP將為支持芯片內光通訊、信號調製，以及芯片上激（jī）光、生物醫療傳感等應用的納米級波導，開啟一個（gè）新時代。

      被稱為表麵等離（lí）極化激元(surfaceplasmonpolaritons，SPPs)的準粒子，是已（yǐ）知可用（yòng）在將光波導向橫跨金屬表麵，以產生表麵電子波──也就是（shì）等離子（zǐ）(plasmons)──然後能與光子產生交互作用。但遺憾的是，SPP在傳導通過金屬時，會遭遇嚴重的（de）信號損失。

      伯克利實驗室（shì）的研究人員解決（jué）以上問題的方法，是在金屬與光波導半導體元件之間，添加了（le）一層低K電介質(low-kdielectric)層，形成一種（zhǒng）金屬（shǔ）氧化物半（bàn）導體架構，能將導（dǎo）入的光波重分配(redistributes)到光學損失較少的低K電介質間隙中。

      采用上述（shù）方法（fǎ）所產出的（de）HPP，能以（yǐ）更自由的方式進（jìn）行傳導，讓工程師能以標準CMOS芯片打造出光學特性媲美罕見三五族半導體化合物的納（nà）米（mǐ）級波導。研究人（rén）員估計，這種新技術在2~5年內就可推向商業市場。