盘点：2013年光通信领域科学前沿技术

前入射光偏振态严重影响SPPs耦合效率以及SPP传播方向无法精确控制等技术难题，实现了SPPs的可重构定向耦合新机制，该研究成果对微纳光子芯片水平的SPPs产生、传输、调控、互联与探测等应用有重大积极推进作用，为未来发展SPPs大规模光电子集成与互联技术奠定了基础。

袁小聪教授谈到，信息时代的计算机按照“摩尔定律”飞速发展，但是近年来该定律越来越受到纳米尺寸极限的挑战，而且随着集成电路中线路密度的增加，其复杂性和差错率也将呈指数增长，同时能耗、散热也越大，因此人们热切寻求集成电路的替代方案。集成光子回路将会用“光子芯片”取代传统的“电子芯片”，具有传输速度快、能耗低等优点。经过广大研究人员的努力，现今集成光子技术已初步取得一些结果，并应用于光通信、光网络等，未来的“光子芯片”将成为构成整个“光互联世界”王冠上一颗璀璨的明珠，真正实现高处理速度、高存储密度、高集成度、低能耗的新一代信息技术。

荷法科学家研发新型光开关 速率提高350倍

当前，普通电子开关的工作频率为4 GHz，荷兰特温特大学和法国纳米科学与低温工程研究所的科学家开发出了一种半导体平面微腔开关，实现了1.4 THz的重复率开启和关闭操作，速率提高了350倍，相关成果发表在Opt. Lett. 38, 374。

研究人员在砷化镓和砷化铝层中构造了空腔，并使用1284.1 nm的探测光测量其谐振频率。

实验中，研究小组使用两个由近红外钛宝石激光抽运的光参量放大器，将探测光束和触发光束射入微腔中。触发光束产生电克尔效应，在亚皮秒时间尺度上，改变了空腔材料的折射率。研究人员将触发光束的波长延长到2400 nm，以减少空腔内的双光子吸收。据估计，空腔只吸收了百万分之一的入射光。

据作者所言，空腔存储时间大约为300 fs，决定了开关速率的基本“速率限制”，这种现象不依赖于微腔的几何结构。

除了超快片上光子调制，这种新型开关可能会应用于空腔量子电动力学的基础研究，并且，有可能大大提高未来通信系统甚至量子计算机的运行速率。

美科学家突破光通信中的标准量子极限

由于固有噪声的存在，人们很难或者完全不可能从微弱信号(例如，光网络中的微弱信号)中提取有意义的信息。现在，美国联合量子研究所(JQI)的科学家们发明了一种新方法，可将量子系统的误码率降低到标准量子极限以下，从而实现更高效的通信。

JQI博士后研究员Francisco Elohim Becerra指出，一台理想的、效率为100%的接收器可以识别那些低于标准量子极限(一个特定的最低限度的误差率)的非正交相干态。通过在光的多个相位中对数据进行编码，科学家们能够将更多的信息编码成一个信号，但是，态或者相位的数目越多，接收器越难于识别，特别是对低强度信号而言。

为了“突破”标准量子极限，JQI研究小组设计了一个自适应反馈系统，对输入信号的相位进行多次测量。

实验装置包含：波长为633 nm的脉冲He-Ne激光器，用于提供输入信号;波长为780 nm的连续激光器，用于提供参考信号;配有分束器的马赫曾特干涉仪;单模光纤;单光子探测器以及现场可编程门阵列。实验中，研究人员测量了正交移相键控的格式中区分4个态时出现的实验误码率。对于理想接收器而言，误码率为6 dB，低于标准量子极限;而对于效率为72%的实际探测器来说，误码率为13 dB，同样也低于量子极限。

Becerra说，该技术在应用于通信网络之前，还有很多