由激光源产生的光信号被广泛用于光纤通信中，通过从发送器到接收器甚至通过很长的距离，通过电缆对打包成光的信息进行脉冲处理来工作。通过这种技术，可以传输电话对话、互联网信息和有线电视图像。该技术相对于电信号传输的最大优势在于其带宽，即可以广播的信息量。

密歇根理工大学和阿贡国家实验室之间的合作进行的新研究进一步改善了光信号处理，描绘在光纤通信中产生的降低噪声的磁光响应，从而为新材料技术打开了大门，导致制造甚至更小的光纤设备。

该研究论文发表在最近的《光学》杂志上，该研究论文揭示了光学不可逆性的意外机制，解释了不可逆光学中一种新型表面效应的量子和晶体学起源，该效应改善了光信号的处理。

安静的光信号

在这些光路中普遍存在一种称为磁光隔离器的光学组件，其功能是保护激光源（在传输前产生光的地方）不受可能从下游反射回来的有害光的影响。进入激光腔的任何此类光均会危害所传输的信号，因为它会产生噪声的光学等效物。

研究人员指出：“光学隔离器的工作原理很简单：允许向前的光通过，阻止向后的光停止。” “这似乎违反了一种称为时间反转对称性的物理原理。按照物理定律，如果反转时间方向（比如向后移动），则最终会到达开始的位置。因此，返回的光应该结束隔离器是通过磁化来实现这一壮举的，设备中的南北磁极不会切换光返回的位置，因此向前和向后的方向实际上与行进的光不同，这种现象称为光学不可逆性。”

为了将芯片上集成到光电路中，需要将光隔离器小型化，该过程类似于将晶体管集成到计算机芯片中。但是，这种集成要求开发材料技术，该技术可以生产比目前可用的更高效的光学隔离器。

研究小组的最新工作表明，隔离器运行的物理效应得到了数量级的改善。在纳米级铁石榴石薄膜中可以观察到这一发现，开辟了许多更细小的装置的可能性。这种效应的新材料技术发展取决于对它的量子基础的认知。该研究小组的发现恰恰提供了这种认知。

论文解释了表面在电子跃迁中的作用，这些跃迁负责观察到的增强的磁光响应。对磁光响应的新的认知为进一步开发改良的材料技术提供了强大的工具，以推动光学电路中不可逆器件的集成。

参考：Boosting optical nonreciprocity: surface reconstruction in iron garnets, Optica (2020). DOI: 10.1364/OPTICA.

文章来源：《信息通信技术与政策》 网址: http://www.xxtxzz.cn/zonghexinwen/2020/0904/688.html