亚瑟是一种变革性的设备，但一项技术挑战阻止了它们的变革性。它们发出的光会反射回激光本身，使其不稳定甚至失效。

在现实世界中，这一挑战是通过使用磁性来阻挡有害反射的大型设备来解决的。然而，在芯片规模上，工程师们希望有一天激光能改变计算机电路，有效的隔离器被证明是难以实现的。

在这种背景下，斯坦福大学(Stanford University)的研究人员表示，他们已经发明了一种简单而有效的芯片级隔离器，可以放置在一层比一张纸薄数百倍的半导体材料中。

“芯片级别的隔离是光子学中最大的公开挑战之一，”斯坦福大学电气工程教授、12月1日发表在《自然光子学》杂志上的这项研究的资深作者耶琳娜·武科维奇说。

“每个激光都需要一个隔离器来阻止反向反射进入激光并使其不稳定，”vuvukovic实验室的博士候选人、该论文的共同第一作者Alexander White说，他补充说，该设备对日常计算有影响，但也可能影响下一代技术，如量子计算。 

小而被动

纳米级隔离器很有前景，原因有几个。首先，这个隔离器是“被动的”。它不需要外部输入，不需要复杂的电子器件，也不需要磁性元件——迄今为止阻碍芯片级激光器发展的技术挑战。这些额外的机制导致器件对于集成光子学应用来说过于笨重，并可能导致损害芯片上其他组件的电干扰。另一个优点是，新的隔离器也是由常见和众所周知的半导体基材料制成，可以使用现有的半导体加工技术制造，可能会简化其大规模生产的道路。

新的隔离器的形状像一个圆环。它是由氮化硅制成的，氮化硅是一种基于最常用的半导体——硅的材料。强初级激光束进入环，光子开始沿顺时针方向绕环旋转。与此同时，反向反射的光束会以反时针方向旋转，被送回圆环。

“我们放入的激光能量循环了很多次，这让我们可以在环内建立。这种不断增加的功率改变了较弱的光束，而较强的光束继续不受影响，”电气工程博士研究生、联合第一作者Geun Ho Ahn解释说，这种现象导致较弱的光束停止共振。“反射光，而且只有反射光，被有效地抵消了。”

然后初级激光退出环，并在所需的方向上被“隔离”。

vuuzkoviic和他的团队已经建造了一个原型作为概念的证明，并且能够将两个环形隔离器级联在一起以获得更好的性能。 

“下一步包括研究不同频率光的隔离器，”vukovsky实验室的博士后学者Kasper Van Gasse说。“以及在芯片规模上更紧密地集成组件，以探索隔离器的其他用途，并提高性能。”

前vuuzkoviic实验室的研究科学家Ki Youl Yang也是这项研究的共同作者。来自加州大学圣巴巴拉分校的研究人员也是合著者。武约科维奇也是斯坦福Bio-X、斯坦福PULSE研究所和吴仔神经科学研究所的成员。

这项工作由赫伯和简·德怀特斯坦福研究生奖学金、NTT研究奖学金、STMicroelectronics斯坦福研究生奖学金、关亭教育基金会和DARPA资助。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。