薩里大學(xué)的最新研究表明，硅可能是用于光子信息處理的最強(qiáng)大的材料之一，從而為生產(chǎn)激光和顯示器開(kāi)辟了新的可能性。盡管硅在計(jì)算機(jī)芯片的出色表現(xiàn)已經(jīng)確認(rèn)硅是電子信息控制的主要材料，但硅在光子學(xué)方面表現(xiàn)一般，到目前為止還沒(méi)有可商購(gòu)的硅發(fā)光二極管、激光器或顯示器。

現(xiàn)在，在《光：科學(xué)與應(yīng)用》雜志發(fā)表的一篇論文中，由薩里大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)表明，硅是制造可控制多個(gè)光束的設(shè)備的最佳選擇。

這一發(fā)現(xiàn)意味著，現(xiàn)在有可能生產(chǎn)出具有內(nèi)置光束控制其他光束的硅處理器，從而提高了電子通信的速度和效率。

這歸功于電磁光譜中稱為遠(yuǎn)紅外或 太赫茲區(qū)域的 波段。這種效果是通過(guò)一種叫做非線性的 屬性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該屬性用于操縱激光束。例如，改變其顏色。綠色 激光筆的工作方式就類似如此：它們從非常便宜，高效但不可見(jiàn)的 紅外激光二極管中獲取 輸出，并通過(guò)將 波長(zhǎng)減半的非線性晶體將顏色更改為綠色。

其他種類的非線性可以產(chǎn)生波長(zhǎng)為三分之一的輸出光束，或用于重定向激光束以控制光束信息的方向。非線性越強(qiáng)，用較弱的輸入光束控制就越容易。

研究人員發(fā)現(xiàn)，硅具有迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的非線性特質(zhì)。盡管研究是在將晶體冷卻至極低的低溫下進(jìn)行的，但如此強(qiáng)的非線性意味著可以使用極弱的光束來(lái)進(jìn)行控制。

這一發(fā)現(xiàn)可以說(shuō)是相當(dāng)幸運(yùn)，團(tuán)隊(duì)在圖了解硅晶體中數(shù)量極少的磷原子如何用于制造量子計(jì)算機(jī)，以及如何使用光束來(lái)控制存儲(chǔ)在磷原子中的量子信息的過(guò)程中獲得了這一意外發(fā)現(xiàn)。

該研究的合著者，薩里大學(xué)物理學(xué)教授本·穆丁（Ben Murdin）說(shuō)：“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)磷原子正在重新發(fā)射光束，幾乎和我們照在它們上面的非常強(qiáng)的激光一樣明亮。我們擱置了幾年的數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮證明光束是來(lái)自何處。這是科學(xué)偶然發(fā)展的一個(gè)很好的例子。”