| 光学技术的突破使芯片实验室成为可能 |
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| 教育部科技发展中心 2006-08-08 |
??美国乔治亚工学院的科学家们找到一种方法，可以把探测供水系统或血液中化学物质的精密生物传感器浓缩到一个芯片上。
??在紧密式通讯中，为了节省空间，一般把信号处理、光学探测和多重波长光的分离等元件整合在一起。光到达目的地时，需要把不同的波长分开。一般这些波长的间隔很短，把它们分开的装置叫做波长分离器（WD）。
??科学家们一直希望能够造出可以集成在一个芯片上的生物传感器。紧密式波长分离器是这种生物传感器的重要光谱分析单元。
??乔治亚工学院的科学家们在薄硅片上腐蚀得到高度周期化的结构（光子晶体）来控制光，设计出了具有很高分辨率而尺寸小到64微米乘100微米的波长分离器。他们的工作发表在《Laser Focus World 》《Optics Express》和最近的激光和电光学会议（CLEO2006）上。
??研究的负责人，乔治亚工学院电子和计算机工程系的Ali Adibi教授说：“我们相信我们制造出了目前世界上最小的波长分离器。如果你想把那么多功能都集中在一个芯片上，那么你面临着必须把这些功能集成在尽可能小的空间里的问题。我们的波长分离器解决了这样的问题。”
??这个小组的成果归功于他们的光子晶体的3个特性：超棱镜效应（可以比普通棱镜把波长分得更开），负衍射和聚焦效应（在与被测物接触时补偿光束的发散并把光会聚成原来的大小）和负折射效应（滤掉不想要的光）。
??该小组的波长分离器使用一个发散的光束。与以往的波长分离器的继续发散、然后折射的过程不同，他们的装置先把光束聚焦到不同的位置上，然后在每个位置分离波长。他们的系统无需另填装置就可以解决波长干涉的问题。
??Adibi说：“这项研究说明了散射工程学的重要性。你只需要改变腐蚀在硅上的小孔的几何参数，就可以根据需要改变材料的性能。”
??这个小组使用两年前他们发明的一个建模工具来设计这个最佳的光子晶体的。他们的建模工具比传统的数值方法有更高的效率。
??这项研究的成果主要是相比于传统的几厘米的波长分离器，乔治亚工学院的科学家们制造了一个尺度小于1毫米的波长分离器。而且，他们还可以把其他的功能，如信号处理、通讯和传感等，整合在一个芯片内。
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