設(shè)備故障診斷系統(tǒng)資訊：美國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)了一種新的混合納米電光開(kāi)關(guān)傳感器，速度高達(dá)20億分之一秒

美國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)了一種新的混合納米電光開(kāi)關(guān)傳感器，速度高達(dá)20億分之一秒

光學(xué)技術(shù)是光子技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合而形成的新技術(shù)。振動(dòng)故障診斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析范圍20KHz；緩變信號(hào)通道不少于32路，16位精度，動(dòng)態(tài)信號(hào)通道不少于4路，102.4kS/s；系統(tǒng)變攜，可以自帶電源連續(xù)工作4小時(shí)。電渦流位移傳感器能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計(jì)量工具。無(wú)線振動(dòng)傳感器基于無(wú)線技術(shù)的機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)，具有振動(dòng)測(cè)量及溫度測(cè)量功能，操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)指示狀態(tài)報(bào)警。應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備狀態(tài)管理及監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)；適合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)人員監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，保證設(shè)備正常可靠運(yùn)行。電子處理和光通信的協(xié)同作用推動(dòng)了信息技術(shù)幾十年的蓬勃發(fā)展，成為信息通信產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，廣泛應(yīng)用于光通信、光電顯示、半導(dǎo)體照明、光存儲(chǔ)、激光等諸多應(yīng)用領(lǐng)域。在高性能光纖系統(tǒng)中，集成光子學(xué)越來(lái)越重要，但也面臨一些瓶頸。

例如，遠(yuǎn)程通信技術(shù)系統(tǒng)以電子支付方式可以處理數(shù)據(jù)信號(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信息傳輸，光子以光速傳播的性質(zhì)具有非常適合中國(guó)通信，但是在信號(hào)格式之間沒(méi)有分析轉(zhuǎn)換學(xué)生對(duì)于我們本地傳輸是很麻煩的。另外，由于光子比電子大得多，而且能夠相互促進(jìn)作用弱，必須要用高壓環(huán)境重定向。所以光學(xué)開(kāi)關(guān)體積大，需要很高的功率才能將其融入集成光子學(xué)中。

*近發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）研究員克里斯蒂安·哈夫納（Christian Haffner）領(lǐng)導(dǎo)的研究提出了光開(kāi)關(guān)的新想法。 研究人員開(kāi)發(fā)了一種混合納米電光開(kāi)關(guān)，可以在1伏的電壓下工作，只有10微米見(jiàn)方。 它與集成光電子學(xué)中的CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）硅電子學(xué)兼容，光在芯片之間的傳遞速度為20億分之一秒。

研究人員說(shuō)，這是目前為止光子在芯片中移動(dòng)的*快速度。這為激光雷達(dá)波束控制和可重構(gòu)光子網(wǎng)絡(luò)開(kāi)辟了道路。

哈夫納指出，一些研究人員此前認(rèn)為光電開(kāi)關(guān)不切實(shí)際，因?yàn)樗鼈凅w積大，運(yùn)行速度慢，需要的電壓太高，計(jì)算機(jī)芯片的組件無(wú)法承受，但新開(kāi)發(fā)的開(kāi)關(guān)解決了上述問(wèn)題。該器件的緊湊設(shè)計(jì)確保了光信號(hào)損耗僅為2.5%，而之前的開(kāi)關(guān)損耗為60%。

該開(kāi)關(guān)是一個(gè)企業(yè)小型的多層網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)，位于中國(guó)兩個(gè)光波導(dǎo)的 T 形連接處。該光波導(dǎo)是直角相交的兩個(gè)信息透明的導(dǎo)光二氧化硅條。磁盤(pán)作為上層是一個(gè)厚 40 納米的金膜組成的 4 微米的圓盤(pán)，在一小塊氧化鋁上，氧化鋁以及下方是沉積的二氧化硅。這種經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)能夠充當(dāng)與輸入和輸出不同波導(dǎo)發(fā)生諧振的彎曲形成波導(dǎo)，它可以在兩者相互之間傳遞系統(tǒng)諧振光。

硅波導(dǎo)中的光仍然是光子，但在開(kāi)關(guān)中，光激發(fā)金表面的電子振蕩，產(chǎn)生以光波頻率振動(dòng)的等離子體，但遠(yuǎn)小于光的波長(zhǎng)。 將光的等離子體子部分限制在可變高度氣隙中可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的光電效應(yīng)，這種效應(yīng)集中在一個(gè)小尺寸的開(kāi)關(guān)中，而將剩余的光子限制在一起可以*大限度地減少光損耗。