Only Perception: 光學緩衝？從「光」到「聲音」的雙向資料傳輸

2007-12-15

光學緩衝？從「光」到「聲音」的雙向資料傳輸

Reversible data transfers from light to sound
http://www.physorg.com/news116777826.html

December 13, 2007

在明日超快光學通訊網路的設計上跨出了一步， Duke 大學的研究團隊展示一種方法，將資訊從一道雷射光束編碼成聲波，然後再一次恢復成光線。

在這類媒介之間交換資料，能在很短的間隔下讓資訊被捕獲與保持。當雷射沿著短短的一股光纖產生交互作用時，所產生的聲音震動讓資料能儲存在口袋裡面，該團隊在 2007 12/14 的 Science 期刊上報告。

Duke 的實驗在電腦網路（那能靠光而非電子跑）的開發上，對付了一種障礙。"這項研究的真正要點是，如何為光脈衝創造一種（暫存）記憶，" Duke 的物理學教授 Daniel Gauthier（www.phy.duke.edu/~gauthier/）表示，該研究的通信作者。

目前所使用的電腦操控電子的流動，將資料轉到（shunt）記憶體中。不過光很難辦到這件事。"我們並沒有光的隨機存取記憶體（RAM）能以電子電腦那種方式運作，" Gauthier 說。

這種新方法，由 Gauthier 的博士後研究夥伴 Zhaoming Zhu（北京清華大學畢，http://www.blogger.com/www.phy.duke.edu/~zzhu/）所提出，用到一種稱為「刺激布里洛散射（stimulated Brillouin scattering，刺激布里淵散射）」的現象。相對的雷射光束沿著一條光纖通過彼此時會產生一種聽覺震動，稱為 phonons within the glass（玻璃中的聲子）。

"為了有效創造出這樣的聲波，你得要有二種頻率稍微不同的雷射，彼此交互作用，" Gauthier 說。

在 Duke 一系列的實驗中，Zhu 發現，如果他將資訊編碼到這些雷射光束上，資料亦會銘印在新創造出來的聲子（phonons）上。這樣的聲子聲音遠高於人耳所能聽到的範圍，Gauthier 說。

Zhu，這篇 Science 報告的第一作者，證明聲子能保留資料達 120 億分之一秒。這些資訊接著能成功地從聲音再度轉換成光線，只要以第三道雷射光束穿越光纖即可。

"雖然以人類標準來說很短暫，不過 120 億分之一秒在光學資料傳輸的時間尺度上，算長的了，" 共同作者 Robert Boyd（http://www.optics.rochester.edu/~boyd/）表示，Rochester 大學光學研究所的光學與物理學教授。

在 Zhu 進行這項實驗時，Gauthier 與 Boyd 檢視這些發現底下的理論基礎。這項研究由 DARPA 防衛科學辦公室的 Slow-Light 計畫贊助。

這種新方法能在室溫下運作，而且所使用的光波長也與現今在電信上所使用的光纖相容，這讓它比其他操縱光線的競爭技術還要有更多優勢。

在此方法運用到光學運算之前，還有許多研究需要完成，Gauthier 承認。首先，用在白光、紅光脈衝的電力需要 100 W，"對於任何類型的電信應用來說太高了，" 他說。

"另一個問題是，我們只貯存資料約 10 奈秒，" Gauthier 補充道。"如此短暫的時間，或許只有少數應用能 OK。不過，對於許多應用來說，你會想要讓它能夠貯存數秒鐘。"

在他們的報告鐘，作者建議其他種類的光纖材料或能產生更好的結果。

"我希望世界各地其他科學家能夠基於我們的研究想出新的點子，" Gauthier 說。"Duke 團隊當然也會以我們自己的構想推動這個先進領域。"

※ 電影「第三類接觸／Close Encounters of the Third Kind」中可不是玩假的... XD

＊ Stored Light in an Optical Fiber via Stimulated Brillouin Scattering
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/318/5857/1748