可重构超表面波导开关

       纳米制造技术的发展，加上光子集成电路(PICs)的高度复杂性的实现，引发了人们对实现微型化全光互连的极大兴趣，这种微型化全光互连在带宽密度、速度、以及降低冯·诺伊曼数据传输瓶颈方面具有主要应用前景。特别是，在PICs中光传播的可重构控制对于许多新兴应用至关重要，如可编程PIC、神经启发计算、量子信息处理、光通信、微波光子学和传感器应用。可重构光子计算核心通常是使用Mach Zehnder干涉仪(MZIs)的波导网格来实现，其中干涉是通过两个移相器来控制的，这两个移相器独立地通过波导折射率的挥发性和弱调制进行调谐，通常使用电光或热光效应。然而，该方法具有有限可调性、高能耗(几mW)且尺寸较大(数百微米(μm))。

       近日，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所Amged Alquliah等人报道了一种新概念的器件，该器件具有在近-可见光谱范围内动态控制导光的功能，通过使用超紧凑主动超表面的可重构和非易失性(1×2)开关来验证。该开关由两组二氧化钛(TiO2)和三硫化锑(Sb2S3)组成的纳米棒阵列组成，三硫化锑是一种低损耗的相变材料(PCM)，图案位于氮化硅波导上。该超表面创建了一个有效的多模干涉仪，在波导的末端形成输入模式的图像，并根据PCM纳米棒的相位将该图像路由到一个输出端口。值得注意的是，与其它基于PCM的开关相比，该研究团队设计的基于1×2超表面具有5.5 μm的超紧凑耦合长度和超高的带宽(22.6 THz)。此外，该器件在近-可见区域表现出低损耗(1 dB)和低窜扰(11.24 dB)。该研究装置为实现紧凑和高效的波导路由器和开关铺平了道路，在量子计算、神经形态光子网络、生物医学传感和光遗传学领域具有巨大应用潜力。相关研究工作发表在《Photonics Research》上。 （丁雷）

       文章链接：AMGED ALQULIAH,et al, Reconfigurable metasurface-based 1 × 2 waveguide switch,Photonics Research,(2021). https://doi.org/10.1364/PRJ.428577.