納米科技能為光通信帶來什么？

 
　　對新型材料的研究一直主導著通信技術的發展方向。過去，在射頻（RF）和高速處理領域，砷化鎵是主要的推動力量。而鈮酸鋰則改善了光調制器和放大器的性能。在光通信行業那場泡沫爆發之前，磷化銦一直推動著集成光電子技術的發展。當所有話題都在圍繞著納米科技的時候，許多光通信業內人士對納米技術能否給他們帶來巨額財富表示懷疑，這也完全在意料之中。在過去的幾年里涌現出的許多創業公司，都聲稱可以將“納米光子”商業化。而最近，歐盟就特別針對這一領域啟動了一個大型研發項目。

　　雖然納米工程的出現已有些時日，但其真正的發展得益于一整套新的加工技術，這些技術包括原子力顯微鏡、浸筆納米光刻和納米壓印光刻等，它們使得制造納米器件變得更加容易。開發者因此能夠研制出體積更小、價格更低、性能更高的器件。而這也正是納米光子的主要賣點。通過采用納米工藝，可以將納米光子制成一系列的偏振器、分路器和波片等。

　　納米光子比大多數的光通信（或其它納米技術）新技術吸引了更多的投資。它不僅被應用到了網絡領域，而且還被應用到消費電子行業。但是，在光網絡中并非所有的納米技術應用都能如愿以償。早期對量子點激光器所寄予的希望，似乎就已煙消云散，因為現在有了更節省成本的方法來生產電信級的無制冷激光器。

　　雖然如此，量子點激光器在其它領域仍然有巨大的市場前景。量子加密技術就需要用到這種激光器。最近東芝宣布了一項重大研究成果，他們聲稱可以用量子點光源發送單個光子。目前，許多金融機構、政府和一些國防項目承包商都采用了量子加密技術。這種技術的成本都比較高，未來將會有大幅下降的空間。即使這樣，量子保密通信在未來10年里仍然不會有很大的市場。與此密切相關的量子計算技術的市場也同樣很小。

　　拳頭應用

　　納米激光器的第一個重要應用很有可能是芯片互連。過去，處理器速度一直是阻礙計算技術和電信技術發展的瓶頸。但是，當處理器速度提高到一定程度時，互連就成了制約發展的因素。

　　為此，半導體制造商采用銅互連取代了過去的鋁互連?，F在他們又在對光互連，以及超低K值材料和碳納米管進行實驗。光互連能夠提供足夠的帶寬，并能向最快的處理器提供數據。但是，考慮到尺寸和成本的因素，對于這種應用的激光器，要求將會非?？量?。在板卡上可以采用VCSEL，同時使用保偏光纖也是降低成本的一種方法。在芯片中，激光器和波導都需要采用納米技術制造。

　　另一個需要面對的難題是如何將光子和電子集成起來。這就促進了硅光子技術的發展。如果硅既可以用來處理光子，又可以用來處理電子，那么就可以將二者集成到一起。硅加工方面的深厚技術積累對推動光互連產品迅速進入市場將起到非常重要的作用。這一領域已引起最大的幾家半導體公司的關注。英特爾已推出了硅調制器和激光器，最近IBM也宣布了一種在硅片上制作光路的方法。小公司同樣不甘示弱，生產硅調制器的Luxtera就是其中的一個。

　　那么納米光子互連的市場到底有多大呢？這很難說。對于片上應用，激光器必須嵌入到芯片上，其價格將整個芯片的價格。但是一項針對板上應用的市場調查表明納米互連技術所帶來的市場需求可能非常大。假設在一塊板卡上有10個器件，如果要將這些器件互相連接在一起，那么就需要90個激光器來完成這項工作。目前每年售出的芯片板有上億只，激光器的數量之大就不難想象了。

　　與此同時，英特爾、摩托羅拉和IBM等公司認為網絡發展中的下一個重大事件是光納米傳感器網絡。但它距離商用還有待時日，因為納米傳感器的研發主要靠政府資助，目前的已知應用僅限于國土安全和軍事。

　　最后，納米科技還可以幫助我們降低10Gbit/s和40Gbit/s網絡的成本。隨著FTTX的迅速發展，市場對低成本器件肯定會有需求。盡管一些新興納米光子公司在大談降低現有網絡技術的成本，但是納米工程能否如他們所愿，就不得而知了。實際上，除非新技術具有無可比擬的絕對優勢，否則設備制造商決不會在這上面冒風險。上述的量子點激光器就表明納米科技并不總是集經濟實用于一體的。

　　納米科技要對光網絡產生真正的影響，就要尋找新的研究方向，而絕非是對現有應用的簡單補充。一些人可能會對此感到失望，但光網絡行業所需要的不正是一個嶄新的起點嗎？

作者：Lawrence D. Gasman　摘自：光波通信