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        随着现代电子产品的进步，如果它们的运行基于光而不是电力，它们可能会快得多。 光纤电缆已经以光速传输信息; 要对这些信息进行计算而不将其转换回电信号，将需要大量新的光学元件。 犹他大学的

         工程研究人员现在已经开发出了这样一种设备 -- 一种可以动态调整以赋予不同程度的光线的设备圆极化。 由于信息可以存储在称为手性的光特性中，因此研究人员的设备可以用作光计算系统的多功能、可重新配置组件。

        由电气与计算机工程系助理教授Weilu Gao和博士Jichao Fan领导。 候选人在约翰和玛西娅普莱斯工程学院的实验室中，一项证明该设备的研究发表在《自然通讯》杂志上。

         手性光是指表现出旋向性的电磁波; 他们可以是左撇子或右撇子。 这种“旋向”是由于光传播时磁场的旋转产生的，从而形成螺旋结构。

         “传统的手性光学元件就像雕刻的石头——美丽但凝固，”Gao 说。 “这使得它们不适用于需要实时控制的应用，例如可重构的光学计算或自适应传感器。”

         “我们创造了'生活'随着电脉冲而进化的光学物质，“Fan 说，”这要归功于我们的对位碳纳米管相变材料异质结构，它将光作和记忆合并到一个可扩展的平台中。

         这种“异质结构”由多个不同薄膜的堆栈组成，包括一组具有不同取向的对齐碳纳米管。 堆栈中的其他薄膜由锗-锑-碲组成，这是一种著名的“相变材料”或 PCM。 一沿着碳纳米管层的电脉冲会引入热量，这反过来又会导致 PCM 层的内部结构从无定形转变为结晶。

         “碳纳米管同时充当 PCM 开关的手性光学元件和透明电极——无需单独的控制元件，”Fan 说。

         至关重要的是，这种变化改变了异质结构的圆二向色性，这意味着它可以吸收不同类型的不同强度的圆偏振光。 研究团队在制造技术和人工智能辅助设计方面的进步使这些层能够组装成堆叠的异质结构，而不会降低其各自的光学特性。

         组装完成后，这些层会选择性地减少通过它们的左圆偏振光或右圆偏振光的数量，具体取决于 PCM 层的状态。 而且因为这种相变可以由一个电脉冲，结构的整体圆二向色性可以实时调整。

         研究人员能够在晶圆规模上实现这一目标，因为对齐的碳纳米管和相变材料薄膜的可扩展制造。

         能够修改设备的圆二向色性，使研究人员能够精细控制圆偏振光扭曲的方向，这意味着它的“旋向”可以用作光电路中的存储器。 除了光的速度优于电力，光还有其他特性，其中信息可以并行存储。

         “通过添加圆二色性作为独立参数，我们创建了一个正交信息通道，”Gao 说。 “调整它不会干扰振幅或波长等其他属性。”

         该研究得到了美国国家科学基金会 （National Science Foundation） 的 Grants No. 2230727，没有。 2235276，没有。 2316627 和 No. 2321366.