激光是一種變革性的設備，但一項技術挑戰阻礙了它們(men) 的發展。它們(men) 發出的光會(hui) 反射回激光器本身，使激光器不穩定甚至失效。在現實世界中，這一挑戰可以使用擁有磁性阻擋特性的大型設備解決(jue) 。然而，在芯片這種規模上，工程師們(men) 希望激光有朝一日能改變計算機電路，但事實證明，有效的芯片級隔離器是難以實現的。
在這樣的背景下，美國的研究人員表示，他們(men) 已經創造了一種簡單有效的芯片級隔離器，可以放置在一層比一張紙薄數百倍的半導體(ti) 材料中。“芯片級隔離是光子學麵臨(lin) 的巨大挑戰之一。”美國某大學電氣工程教授說，她是12月1日發表在《自然光子學》雜誌上的這項研究的高級作者。
“每一台激光器都需要一個(ge) 隔離器，以防止背反射激光進入激光器並破壞激光器的穩定。”他補充道，該設備對日常計算有極大的影響，也一定會(hui) 影響下一代技術，比如量子計算。“而納米級隔離器很有前途，原因有幾個(ge) 。首先，這種隔離器是被動的。它不需要外部輸入、複雜的電子設備或磁性技術挑戰，這些都阻礙了芯片級激光器的發展。這些額外的機製產(chan) 生了過於(yu) 笨重的設備，並且可能會(hui) 導致電幹擾，從(cong) 而損害芯片上的其他組件。另一個(ge) 優(you) 點是，新的隔離器也由常見的和眾(zhong) 所周知的半導體(ti) 基材料製成，可以使用現有的半導體(ti) 加工技術製造，從(cong) 而有可能簡化其大規模生產(chan) 的道路。”
其實新隔離器的形狀像一個(ge) 環。它由氮化矽製成，氮化矽是一種基於(yu) 最常用的半導體(ti) 矽的材料。強大的主激光束進入環，光子開始沿順時針方向圍繞環旋轉。同時，一束反向反射的光束將以相反的方向返回到環中，以逆時針方向旋轉。
另一位共同作者表示：“我們(men) 注入的激光能量循環了很多次，這使我們(men) 能夠在環內(nei) 積累能量。這種不斷增加的能量改變了較弱的光束，而較強的光束繼續不受影響。而且隻有反射光，被有效地抵消了。然後，主激光器離開環，並沿所需方向隔離。”
科學家們(men) 已經建立了一個(ge) 原型作為(wei) 概念證明，並能夠將兩(liang) 個(ge) 環形隔離器串聯起來，以實現更好的性能。“下一步包括研究不同頻率光的隔離器，以及在芯片規模上更緊密地集成組件，以探索隔離器的其他用途並提高性能。”科學家們(men) 解釋說。