2012年11月25日，中國南京大學和美國加州理工學院研究人員在英國《自然—材料》雜志網(wǎng)絡版上發(fā)表論文稱他們設計出一種新型硅基光子芯片，初步實現(xiàn)了光的單向無反射傳輸，從而拓展了光子晶體及傳統(tǒng)超構材料的研究領域，為在經(jīng)典光系統(tǒng)中探索和發(fā)展具有量子特性的新型光子器件提供了新的研究思路。

通過光子傳輸信息的光通信技術目前應用已很廣泛，其優(yōu)點是通信容量大、數(shù)據(jù)損耗低、保密性好。然而電子計算機領域仍依賴于電子芯片，這在很大程度上限制了光通信的進一步發(fā)展，同時電子器件的量子尺寸限制和功耗問題也成為計算和通信領域持續(xù)發(fā)展的瓶頸。

科學界希望光子能成為新的信息載體，希望光子芯片成為未來超高速通信和運算的主要信息處理器件。光子芯片的使用可大大提高網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸和運算速度，對單位和家庭網(wǎng)絡及手機無線網(wǎng)絡都將產(chǎn)生革命性影響。不過，制備光子芯片也面臨重要難題——如何實現(xiàn)非對稱光信號的傳輸。非對稱傳輸?shù)钠骷陔娮雍臀⒉I域已得到廣泛應用，如電子二極管和以單向耦合器為基礎的微波網(wǎng)絡分析儀。中美研究人員的目標是制備出“光子版”單向傳輸器件，即以光子二極管為核心的光學網(wǎng)絡分析儀。

研究人員去年設計出一種硅基光波導，光在波導內(nèi)沿著一個方向傳播，當它沿相反方向傳播時則會彎曲，這種光學元件為實現(xiàn)光的單向傳輸、光二極管器件等提供了新路徑。最近的研究則在硅基波導上巧妙引入實部和虛部的匹配相位調(diào)制，實現(xiàn)了光波導中光的完全單向無反射，這一單向無反射的硅基波導有望被用于實現(xiàn)硅基芯片集成的光學網(wǎng)絡分析儀。

論文共同作者、南京大學盧明輝副教授認為，這一研究成果為實現(xiàn)可與CMOS(金屬氧化物半導體)工藝相容的新一代光子器件集成工藝設計、制備提供了新途徑，拓展了光子晶體及超構材料的研究領域，為人工結構材料領域的發(fā)展開辟了新路徑。