《科学》:光信号可转化为可逆的“声音”(图)
图片说明:新方法能够让光信号变为声振动。(图片来源:Corbis) 科学家的一项最新研究表明,一束光线中的信息可以转化为声音信号,...
2024-06-11
图片说明:新方法能够让光信号变为声振动。(图片来源:Corbis)
科学家的一项最新研究表明,一束光线中的信息可以转化为声音信号,实现暂时的存储,而后可以重新读取出原来的光信号。这项研究成果有望使未来的计算机处理过程更有效率。相关论文发表在11月14日的《科学》杂志上。尽管光信号中的数据可以传输很快,但是这些信息的处理速度并不能达到这一水平。正因为如此,光信号才被转化为能够短时存储的电信号。不过,由于会发热,人类未来仍然无法利用电子来实现高速信息处理。在最新的研究中,美国杜克大学的Daniel Gauthier领导的小组研究了另外一种可能性——将光信号转化为声音。提出这一方法的是Gauthier的博士后助理研究员Zhaoming Zhu,而他利用的是所谓的“受激布里渊散射”(stimulated Brillouin scattering)现象。当两束反向激光沿着一段光纤相互穿过对方时会发生干涉,强度的变化会导致光纤的伸缩改变,从而产生声波和声振动。Zhu发现,如果在其中一束激光中加入信息,另一束作为“写”脉冲,当它们离开光纤后,这些数据会留下声子(phonon)“烙印”——延迟的声振动。这时,如果让一束新的“读”激光穿过光纤,它会被遗留的声波影响而发生特定散射,从而“读出”这些数据,让声信息重新回到光波状态。进一步的研究表明,这些声子能够将数据保留2纳秒至12纳秒(1纳秒为十亿分之一秒)。Gauthier表示,“最棒的地方是重新得到的原始光数据流具有不错的保真度,光波的波形几近相同。”论文作者之一、美国罗彻斯特大学的Robert Boyd教授也指出,“尽管12纳秒对人们来说太短了,但与光数据的传输相比已经是相当可观的时间。”尽管新的发现让人振奋,但也有不尽人意的地方。Gauthier和Boyd发现,虽然新的方法能够适用于室温下、现行光纤中,但它需要的能量太大,读写激光脉冲所需要的功率为100瓦,这是任何类型的通讯设备都无法承受的。不过,Gauthier认为,“将该功率降低到百分之一是非常现实的,所需要的就是一些时间和金钱。”Gauthier表示,“我希望全世界更多的科学家能够在此工作的基础上,提出新的想法……因为室温下能够适用的方法较容易与现行技术整合起来。”(科学网 任霄鹏/编译)(《科学》(Science),Vol。 318。 no。 5857, pp。 1748 - 1750,Zhaoming Zhu, Daniel J。 Gauthier, Robert W。 Boyd)
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