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   在過去的幾十年里，人們的電子計算機運行速度一直在持續增長。在40年前發布的第一臺IBM個人計算機中，運行速度約為每秒500萬個時鐘周期，為4.77兆赫。今天，每個人的個人計算機中央處理器的運行速度大約是當時的1000倍。

然而，在過去的15年里，單個CPU的關鍵時鐘頻率一直停留在數千MHz。在集成電路上排列大量晶體管等傳統規劃方案將不再有利于改善這種束縛。

解決停滯的方法之一是ADSP-21060KS-160激光光路方式，其中信息內容以光而不是電的方式編號。2019年，IBM科研精英團隊與來自學界的合作者一起生產了世界上第一個能夠在室內溫度下運轉的極快全光晶體三極管。

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這個科學研究小組遇到了另一個難點:如何通過硅光波導入連接晶體三極管，使其中間的光傳輸損耗最小化？

采用硅光波導入的連接激光光路的晶體三極管是制造緊湊型、高寬比集成集成ic的關鍵要求。因為假設光波導入的晶體管是由硅制成的，那么在其周圍放置其他需要的部件，比如電級就更容易了。工業生產中使用于半導體材料的技術已經改進了幾十年。

眾所周知，硅是一種能見光強的吸收體，因此它尤其適用于光伏材料，但對于光波導入來說，吸光代表數據信號損傷。

因此，IBM的科學研究人員考慮了在防止消化吸收問題的同時應用完善的硅技術方法。她們的解決方法是，根據被稱為負色光柵尺的納米技術結構，用無耗硅光波導入連接該晶體三極管。

這個效果以Low-lossopticalwaveguidesmadewithahigh-lossmaterial問題發表在Light:Science&Applications上。

1、用光柵尺對光進行限定。

這種光柵尺由由納米大小的“柱子”排列成一個“柵欄”來防止光逃逸。這個柱頭的直徑是150nm，當光線穿過這個柱頭時就會產生相消。這樣，光源就不容易漏過光柵尺，絕大多數的光源都會反射回光波導入的內部。此外，柱頭內部對能見光的消化吸收也是最小的。加上這兩個特征，光在光波導入內1毫米的傳播途徑上的損耗只有13%。相比之下，在沒有光柵尺的純硅光波導入中，10um長光波導入的損耗將達到99.7%。

2、精確光柵尺設計方案模擬。

負光柵尺背后的想法很可能看起來很簡單。眾所周知，光柵尺可以避免 可見光被硅消化吸收，這種情況仍然令人驚訝。2010年，IBM精英團隊首次在激光微腔中觀察到光柵尺的效用，激光的光變大可以補償這種損失。此外，光源以接近90度的視角直接照射光柵尺——這是光柵尺效用的最佳點。為了更好地保證 光柵尺的設計方案能夠工作，光在光波導入中的傳播必須根據光柵尺規格的不同而確定。結果表明，光柵尺可以在寬屏上顯示合理的光線引導。

3、對光線及其行業的潛在好處。

這種設計方案不僅可以用來制造直光波導入，而且有望完成彎曲光波導入的制造，但這必須進一步提高，以保持較低的損耗。接下來，將是設計方案中高效率的藕合光波導入其他部件。

這個科研精英團隊堅信，這種無耗硅光波的引入可以使新型光量子ic設計用于微生物傳感器和其他可見光的應用。它還可以幫助制造更高效的光電設備，如廣泛應用于電信網絡的激光發生器和解調器。