科學家實現光信息轉化為聲音信號

                              新方法能夠讓光信號變為聲振動

本報訊 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并不能達到這一水平。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，由于會發熱，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“受激布里淵散射”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于室溫下現行光纖中，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。”