《科学》：光信号可转化为可逆的“声音”(图)

2007-12-18 10:21

图片说明：新方法能够让光信号变为声振动。
（图片来源：Corbis）

科学家的一项最新研究表明，一束光线中的信息可以转化为声音信号，实现暂时的存储，而后可以重新读取出原来的光信号。这项研究成果有望使未来的计算机处理过程更有效率。相关论文发表在11月14日的《科学》杂志上。

尽管光信号中的数据可以传输很快，但是这些信息的处理速度并不能达到这一水平。

正因为如此，光信号才被转化为能够短时存储的电信号。不过，由于会发热，人类未来仍然无法利用电子来实现高速信息处理。

在最新的研究中，美国杜克大学的Daniel Gauthier领导的小组研究了另外一种可能性——将光信号转化为声音。提出这一方法的是Gauthier的博士后助理研究员Zhaoming Zhu，而他利用的是所谓的“受激布里渊散射”（stimulated Brillouin scattering）现象。

当两束反向激光沿着一段光纤相互穿过对方时会发生干涉，强度的变化会导致光纤的伸缩改变，从而产生声波和声振动。Zhu发现，如果在其中一束激光中加入信息，另一束作为“写”脉冲，当它们离开光纤后，这些数据会留下声子（phonon）“烙印”——延迟的声振动。这时，如果让一束新的“读”激光穿过光纤，它会被遗留的声波影响而发生特定散射，从而“读出”这些数据，让声信息重新回到光波状态。

进一步的研究表明，这些声子能够将数据保留2纳秒至12纳秒（1纳秒为十亿分之一秒）。Gauthier表示，“最棒的地方是重新得到的原始光数据流具有不错的保真度，光波的波形几近相同。”论文作者之一、美国罗彻斯特大学的Robert Boyd教授也指出，“尽管12纳秒对人们来说太短了，但与光数据的传输相比已经是相当可观的时间。”

尽管新的发现让人振奋，但也有不尽人意的地方。Gauthier和Boyd发现，虽然新的方法能够适用于室温下、现行光纤中，但它需要的能量太大，读写激光脉冲所需要的功率为100瓦，这是任何类型的通讯设备都无法承受的。不过，Gauthier认为，“将该功率降低到百分之一是非常现实的，所需要的就是一些时间和金钱。”

Gauthier表示，“我希望全世界更多的科学家能够在此工作的基础上，提出新的想法……因为室温下能够适用的方法较容易与现行技术整合起来。”（科学网任霄鹏/编译）

（《科学》（Science），Vol. 318. no. 5857, pp. 1748 - 1750，Zhaoming Zhu, Daniel J. Gauthier, Robert W. Boyd）