美國伯克利實驗室的研究人員研發出一種納米光學天線，可極大增強原子、分子和半導體量子點的自發輻射。該進展為發光二極管在短距光通信，包括光學互連芯片和其他潛在應用方麵取代激光器開啟了大門。
伯克利實驗室材料科學分部的電氣工程師Eli Yablonovi說："與受激光輻射相比，自發光輻射一直不被重視"。
“但是，利用恰當的光學天線，自發光輻射實際上可以比受激光輻射更快。”
Yablonovitch任教於加州大學伯克利分校，指導美國國家科學基金會中心從事節能電子科學(E3S)的研究，同時他也是伯克利Kavli能源納米科學研究所 (Kavli ENSI) 的成員之一。他率領了一個團隊，使用由金製成的外部天線，使銦镓砷磷 (InGaAsP) 製成的納米棒的自發光輻射有效增強了115倍。
這個接近200倍的增加，在減小受激光輻射和自發光輻射速度差方麵，具有裏程碑意義。當增加到200倍時，自發輻射率會超過受激輻射率。
Yablonovitch 說，"我們相信利用光學天線，自發輻射率增強有可能超過2500 倍，同時保持50%以上的發光效率，"采用光學天線增強型發光二級管替換微芯片上導線，將實現更快的光互連和更強的計算能力。"
該項研究成果發表在美國國家科學院學報 (PNAS)中，論文題為"光學天線增強型自發光輻射"。Yablonovitch 和加州大學伯克利分校的吳明是通訊作者，合作者是邁克爾.艾格爾斯頓，凱文.梅塞爾和張黎明。
在高科技的世界，激光無處不在，已經成為高速光通信的主力。然而，激光在諸如一米或更小的短距光通信方麵也存在弊端——他們消耗過多電能，通常會占用太多空間。發管二極管將成為更有效的替代選擇，但卻受限於它們的自發輻射率。
Yablonovitch 說"由於分子太小，不能作為自己的天線，分子大小的輻射源的自發輻射被減慢了許多數量級。”“加快這些自發光輻射的關鍵是將輻射分子結合成半波長天線。雖然我們已經擁有廣播電台的天線120年了，但在某種程度上，我們忽視了光學天線。有時偉大的發現就在我們眼前，等待我們去發現。
Yablonovitch 和同事在他們的光學天線中使用拱形天線結構。方形銦镓砷磷納米棒表麵塗有一二氧化鈦隔離層，為納米棒和垂直沉積在其上共同形成天線的納米線之間提供隔離。
作為自發光輻射材料的銦镓砷磷，已廣泛用於紅外激光通信和光電探測器。
除了應用於短距離通信，配有光學天線的發光二極管在光電探測器也有重要應用。光學天線還可以應用於成像、生物傳感和數據存儲。
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