【正文】 降低10A/cm以下，這是一個大的飛躍，進(jìn)一步使人們認(rèn)識到量子限制域效應(yīng)對提高激光器總體性能十分重要，人們開始研究量子點(diǎn)激光器。1974年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室首先指出了載流子的量子限域很可能在設(shè)計(jì)新型激光器上發(fā)揮作用。納米級光其陣列式21世紀(jì)超微型激光器中要發(fā)展方向。納米孔徑激光器的研究是近場光儲存技術(shù)的新發(fā)展。Partovi制作了孔徑尺寸從400~500mm的一些列圓孔和方孔的納米孔徑激光器，另外，Shinada等人提出了納米孔徑垂直腔面發(fā)射激光器。Partovi在試驗(yàn)中所用的納米孔徑激光器波長為980nm，小孔是邊長為250的方孔，當(dāng)工作電流為50mA時，在記錄介質(zhì)與近場光源間距為75nm的情況下，采用可擦除相交記錄介質(zhì)記性記錄。納米孔徑激光器作為近場光源的關(guān)鍵技術(shù)，難點(diǎn)在于：首先是金屬膜上納米小孔的制作，其尺寸為幾十至幾百納米，制作難度高，通常要采用聚焦離子束方法加工。1999年，Partovi等人首次提出制作納米孔徑激光器的方案，將其作為近場光存儲的近場納米光源，通過光效率比普通光纖探針提高了10000倍。目前，為了進(jìn)一步提高處理速度，松下正在開發(fā)在LSI之間的底板中運(yùn)用光進(jìn)行信息傳輸?shù)募夹g(shù)，并將用此次開發(fā)出的硅納米顆粒研發(fā)新型光電元件。硅雖然難以在堆積狀態(tài)下發(fā)光，但是若將其改變?yōu)榧{米結(jié)構(gòu)，提高暴露在表面的原子比例就可以表現(xiàn)出量子特性。目前在實(shí)驗(yàn)室中已設(shè)計(jì)出的納米發(fā)光器件有二氧化硅發(fā)光二極管，硅摻Ni的納米顆粒發(fā)光二激光，用不同的納米尺度的CdSe做成的紅、綠、藍(lán)光可調(diào)諧的二極管等。（電流僅為20mA），但亮度仍可達(dá)100mcd，但這種藍(lán)色CyberLite與黃磷共同使用時可用作白色LED。聚研究人員分析，納米激光最終可能被用來識別化學(xué)物質(zhì)，增加計(jì)算機(jī)碟片和光計(jì)算機(jī)的信息儲存量。美國科學(xué)雜志已經(jīng)刊登了有關(guān)報(bào)道。美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究人員已經(jīng)研制出世界上最細(xì)的激光束，即納米激光。另外正在研究得有：（1）采用特種材料（如硅基材料、GaN基材料）研制開發(fā)納米光電子器件，如新一代光互連、光開關(guān)、光邏輯、光參量放大器等器件；（2）可以用作三維光子晶體天線、光子晶體二極管、無損耗光波導(dǎo)、光開關(guān)、無閾值激光器、光放大器等的新一代納米光子器件；（3）量子保密通信用的關(guān)鍵器件納米光電子發(fā)射和探測器。納米光電子器件工作速度快、功耗低、信息存儲量大、體積和重量顯著減小。納米光電子學(xué)可使通信帶寬增加100倍。一種新概念的器件必須盡快形成，單原子操作是重要的方式之一。光電子技術(shù)和光纖通信研究的下一代是納米光電子技術(shù)和納米光通信，而納米光電子材料和納米光電子器件的研究是納米光電子學(xué)研究的核心，納米光通信的開發(fā)研究最關(guān)鍵的技術(shù)是納米光電子材料及器件的制備技術(shù)和納米光刻技術(shù)。納米光電子有4大關(guān)鍵技術(shù)：（1）納米半導(dǎo)體發(fā)光材料技術(shù)；（2）超高精度納米光電子加工技術(shù)；（4）納米微光電機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)。納米技術(shù)的問世具有劃時代的意義，光電子技術(shù)與納米技術(shù)相結(jié)合的納米光電子技術(shù)，為光電子技術(shù)的發(fā)展開辟了一個全新的領(lǐng)域。所以納米技術(shù)的發(fā)展將會決定光通信的命運(yùn)。將納米技術(shù)用于現(xiàn)有雷達(dá)信息處理上，可是使其能力提高十倍至幾百倍，甚至可以將超高分辨率納米孔徑雷達(dá)放到衛(wèi)星上進(jìn)行高精度的對地偵查。光通信已進(jìn)入40Gb/s，密集波分復(fù)用（DWDM）速度已達(dá)到16Tb/s，信道間隔已小至25GHz。第一篇：納米光通信總結(jié)第一章1納米光通信背景光通信無疑是推動通信網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大動力，光纖通信技術(shù)發(fā)展所涉及的范圍，無論從影響力度還是影響廣度來說都已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超其本身，對整個電信網(wǎng)和信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，它的演變和發(fā)展結(jié)果將在很大程度上決定電信網(wǎng)和信息產(chǎn)業(yè)的未來大格局，也將對21世紀(jì)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。目前，光通信正在向高速、大容量、寬帶、長距、低成本方向迅速發(fā)展。有這樣的成就，就是因?yàn)橛屑{米技術(shù)的高速發(fā)展，使微電子和光電子緊密結(jié)合，在光電信息傳輸、存儲、處理、運(yùn)算和顯示等方面，使光電器件的性能大大提高。因此可以說納米技術(shù)的介入，使光通信有了革命性的發(fā)展。隨著納米半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)和納米電子器件的蓬勃發(fā)展，納米光電子學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。納米光電子技術(shù)是在納米半導(dǎo)體材料的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的前沿、交叉性新型技術(shù)領(lǐng)域。納米光電子材料及器件，納米信息獲取技術(shù)及器件納米級高密度信息儲存技術(shù)及器件等的研究成果和突破，豐富并促進(jìn)了納米材料學(xué)、納米電子學(xué)、納米光電子學(xué)、分子電子學(xué)、納米光學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的內(nèi)容和進(jìn)步。微電子器件的極限限寬一般認(rèn)為是70nm，十幾年內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)。可以預(yù)計(jì)，以其制成計(jì)算機(jī)，其計(jì)算能力可提高千倍，而所需功率僅為目前的1/1000000，利用納米磁學(xué)，信息存儲量可成千倍提高。納米光電子器件是利用納米級加工和制備技術(shù)加工制備具有納米級尺度以及具有一定功能的光電子器件。利用納米光電子學(xué)采用納米光電子材料和納米光刻技術(shù)已研制出許多納米光電子器件，如納米激光器（量子線激光器、量子點(diǎn)陣列激光器、超晶格多量子阱激光器、垂直腔面發(fā)射激光器）砷化鎵多量子阱自光電效應(yīng)器件（MQWSEED）、CMOS/SEED光電集成器件、納米光導(dǎo)集成電路、諧振腔隧穿二極管（RTD）光電集成電路、硅納米顆粒光電元件、納米CMOS自電光效應(yīng)器件、單電子納米開關(guān)、磷化銦量子點(diǎn)激光器、高功率量子點(diǎn)激光器、長波長砷化鎵量子點(diǎn)激光器、紫外納米激光器、納米激光器陣列、微型光傳感器、納米存儲器、納米聚合體電子器件、納米級導(dǎo)電纖維交叉式納米光纜線、納米孔徑激光器、納米孔徑垂直腔面發(fā)射激光器、納米級發(fā)光二極管、量子雪崩激光器微碟激光器、微環(huán)激光器等。上述器件的研制為開發(fā)未來納米光通信創(chuàng)造了有利條件。這種激光的粗細(xì)僅相當(dāng)于人的頭發(fā)絲的千分之一。據(jù)報(bào)道，這種極細(xì)的激光束發(fā)射出的紫外線光能從藍(lán)色調(diào)成深紫色。Kopin公司首次采用納米技術(shù)研制出發(fā)光二極管，其藍(lán)色LED比砂粒還小，但卻是效率非常高的固態(tài)光源。這些藍(lán)色和白色CyberLite特別適用于需要照明的緊湊型便攜產(chǎn)品，如無線電話、游戲機(jī)、攝像機(jī)。日本松下電器公司最近使用平均粒徑4nm的硅納米顆粒成功地開發(fā)了光電器件。利用這一性質(zhì)，與在堆積狀態(tài)下即使加上數(shù)十伏電壓也難以發(fā)光的情況相比，僅加上約2V的低電壓的就可以成功地使其發(fā)光。在近場光存儲領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了多種近場光存儲技術(shù)，其中包括孔徑探針、國體浸沒透鏡SIL、超分辨率近場結(jié)構(gòu)、納米孔徑激光器、納米孔徑垂直腔面發(fā)射激光器、雙光子、波導(dǎo)光頭、孔徑探針存儲和超分辨率近場結(jié)構(gòu)存儲方案是近場光學(xué)高密度存儲技術(shù)兩個重要的研究方向。納米孔徑激光器由激活區(qū)、納米小孔和金屬膜組成，它是在激光二極管的鍍金屬膜表面開一納米小孔，作為近場照明光源，直接照射到距離為納米范圍的光記錄介質(zhì)上，并形成記錄標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)近場光存儲，同時可以兼作探測器，通過發(fā)射光的回饋效應(yīng)，讀出記錄點(diǎn)的信息。目前，已能做到直徑為50nm的小孔，但要制作更小直徑的孔，難度更高；其次，當(dāng)小孔尺寸比輸入光波長小的多時，小孔的透光效率下降非常快，如圓孔的半徑r小于輸入光波長時，研究表明，光功率與信噪比也將隨著小孔直徑的減小迅速下降，這都是必須要解決的難題。光工作電流為58mA，寫入信息；當(dāng)工作電流為25mA時，通過二極管的電壓讀出信息。最近，Shi Xiaolei提出了異形納米孔徑激光器方案。該激光群器極大地提高了近場光儲存的功率，改善了信噪比，同時提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，因而極具發(fā)展?jié)摿Γ⑶揖哂袕V闊的應(yīng)用前景。回顧激光器發(fā)展歷史，大致可分為3個階段:自20世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)激光以來，1962年就研制成功第一臺半導(dǎo)體激光器，幾十年來，人們主要圍繞3個方面不斷改進(jìn)機(jī)關(guān)器：（1）進(jìn)一步增加激光強(qiáng)度；（2）降低產(chǎn)生激光的閾電流密度；（3）提高熱穩(wěn)定性。1979年貝爾實(shí)驗(yàn)室，首先根據(jù)這一原理制成了半導(dǎo)體激光器載流子限制在幾百納米的二維量子阱中運(yùn)動，這種假廣汽的光強(qiáng)和熱穩(wěn)定性均有所改善，閾電流從500A、cm降至50A、cm以下，顯示出明顯的優(yōu)越性。1986年日本東京工藝研究所首先設(shè)計(jì)成功量子點(diǎn)激光器。20世紀(jì)90年代以來，人們熱衷于用分子束外延的方法制造量子點(diǎn)陣列，德國馬普固體所和斯圖加特大學(xué)合作研制成功磷化銦量子點(diǎn)陣激光器，這種激光器是有直徑為15nm，高為3nm磷化銦量子點(diǎn)鑲嵌在一個帶寬隙的磷化銦層上，兩者較好的點(diǎn)陣匹配，與共振腔形成量子點(diǎn)激光器。1995年，柏林技術(shù)大學(xué)物理系Bimberg小組又成功地制造出砷化銦密堆量子點(diǎn)激光器，在紅外波段發(fā)射強(qiáng)激光，這種激光器的優(yōu)點(diǎn)是