光纤技术的发展对于依靠光而不是电来传输信息,从而提高信息在远距离传输的速度是必不可少的。目前,进入的光信号被转换成电信号,然后携带的信息被处理。如果光可以在整个过程中使用,数字通信和信息共享将更快、更节能,但在集成光学电路和基于光的计算方面仍需要显著的其他进展。
近年来,科学家们一直在研究如何开发和使用操纵光波的非互易光学电路,使其只能朝一个方向移动,以解决这些挑战,提高处理大量信息的能力。例如,可以使用非互易光学电路来避免干扰数据传输的不必要的反射,并且可以使片上光源不稳定。纽约城市大学研究生中心高级科学研究中心(ASRC)的研究人员在发表在光学学会旗舰期刊《optica》上的一篇新论文中,提出了一个严格的理论框架,阐明了谐振非互易电路和响应的基本原理。解决了一些关于其潜力和局限性的突出问题。
研究非互易光学电路的科学在许多方面仍处于初级阶段,科学研究文献中出现了关于在破坏互易性并允许光单向传播的系统中可能或不可能存在的问题的严重混乱。最近的论文认为,非互易谐振光电路可以无限期地存储多频光波而不损失完整性,使设备能够更有效地处理数据。但是,ASRC科学家的最新研究表明,与传统系统相比,非互易电路在克服输入信号的时间延迟与其频率带宽之间的共同权衡方面没有任何优势,这是现代光学计算系统的核心挑战。他们的理论阐明了控制光如何与非互易器件相互作用的基本原理,确定了它们的性能极限,以及它们实际提供的增强与传入信号相互作用的机会。
除了对非互易器件的可能性提供严格的结构界限外,ASRC研究人员开发的理论还指出了非互易电路的一些有趣特性,这些特性可能被证明有利于光信号的传输,并最终提高了数据处理的速度和效率。
虽然光的单向传输现象已经确立,但是控制它的原理是非常违反直觉的,很容易导致混淆。该研究成果建立的最新发展理论阐明了使用非互易器件来减缓光的机会和限制,现在研究人员正在研究如何在新推导的边界附近工作,以最大限度地增强光与纳米器件和非线性的相互作用。