光信號可轉化為可逆“聲音” 

2007年12月19日16:19  來源:科學時報

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新方法能夠讓光信號變為聲振動。(圖片提供:Corbis)
新方法能夠讓光信號變為聲振動。(圖片提供:Corbis)
  科學家一項最新研究表明,一束光線中的信息可以轉化為聲音信號,實現暫時的存儲,而后可以重新讀取出原來的光信號。這項研究成果有望使未來的計算機處理過程更有效率。相關論文發表在11月14日的《科學》雜志上。

  盡管光信號中的數據可以傳輸得很快,但是這些信息的處理速度並不能達到這一水平。正因為如此,光信號才被轉化為能夠短時存儲的電信號。不過,由於會發熱,人類未來仍然無法利用電子來實現高速信息處理。

  在最新的研究中,美國杜克大學的Daniel Gauthier領導的小組研究了另外一種可能性——將光信號轉化為聲音。提出這一方法的是Gauthier的博士后助理研究員Zhaoming Zhu,而他利用的是所謂的“受激布裡淵散射”現象。

  當兩束反向激光沿著一段光纖相互穿過對方時會發生干涉,強度的變化會導致光纖的伸縮改變,從而產生聲波和聲振動。Zhu發現,如果在其中一束激光中加入信息,另一束作為“寫”脈沖,當它們離開光纖后,這些數據會留下聲子“烙印”——延遲的聲振動。這時,如果讓一束新的“讀”激光穿過光纖,它會被遺留的聲波影響而發生特定散射,從而“讀出”這些數據,讓聲信息重新回到光波狀態。

  進一步的研究表明,這些聲子能夠將數據保留2納秒至12納秒(1納秒為十億分之一秒)。Gauthier表示:“最棒的地方是重新得到的原始光數據流具有不錯的保真度,光波的波形幾近相同。”論文作者之一、美國羅徹斯特大學的Robert Boyd教授也指出:“盡管12納秒對人們來說太短了,但與光數據的傳輸相比已經是相當可觀的時間。”

  盡管新的發現讓人振奮,但也有不盡如人意的地方。Gauthier和Boyd發現,雖然新的方法能夠適用於室溫下現行光纖中,但它需要的能量太大,讀寫激光脈沖所需要的功率為100瓦,這是任何類型的通訊設備都無法承受的。不過,Gauthier認為:“將該功率降低到百分之一是非常現實的,所需要的就是一些時間和金錢。”

  Gauthier表示:“我希望全世界更多的科學家能夠在此工作的基礎上,提出新的想法……因為室溫下能夠適用的方法較容易與現行技術整合起來。”(任霄鵬)

(責編:張文君)
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