盘点2017年激光领域十大技术进展

我们都知道，除了在工业应用之外，激光技术在科研、生物医疗、通信等诸多领域都有广泛应用，对于人类科技发展起到了巨大推动作用。为此，本文为您梳理2017年激光领域十大技术进展（排名不计先后）：

一、科学家开发出世界首个光电子神经形态芯片

来自美国普林斯顿大学的科研团队研制出了全球首枚硅光子神经形态芯片，并证明其能将运算速度提高近2000倍，有助于推动面部识别、对象识别、自然语言处理、机器翻译等人工智能技术应用的发展。

科研团队将这种新型芯片的每一个节点以微型圆形波导的形式蚀刻进一个硅基座内，使光可在其中循环。当光被输入节点，就会调制在节点阈值处工作的激光器的输出，而激光的输出会被反馈回节点，从而创造出一个拥有非线性特征的反馈电路。关于这种非线性能模拟神经行为的程度，研究人员已证明其输出在数学上等效于“连续时间递归神经网络”。研究人员使用由49个光子节点组成的芯片网络对神经网络进行了模拟演示，并将其用于解决微分方程的数学问题，发现相较于普通的CPU，这种硅光子神经形态芯片能将运算速度提升1960倍。

二、世界最强X射线激光制造出“迷你黑洞”

最强的X射线激光对于探究物质内部结构及作用起到了重要作用，而各国科学家也在该领域探索更多未知领域。

堪萨斯州立大学的研究人员惊奇地发现，当他们用世界上最强的X射线激光轰击单个分子时，出现了一个“迷你黑洞”。这束强烈的激光从内到外摧毁了分子，只留下一个空洞，类似太空中的黑洞。研究人员希望，这一出乎意料的结果或许将推动病毒和细菌的整体成像技术发展，并帮助科学家开发新型药物。

当用直线加速器相干光源（Linac Coherent Light Source，LCLS）照射分子时，在30飞秒（千万亿分之一秒）内，这个分子失去了超过50个电子，导致其发生爆炸。LCLS常用于生物学个体——包括病毒和细菌——的成像。研究人员希望通过这个分子黑洞的实验结果，可以更好地利用这种激光，进行更多有价值的实验。

三、激光使电子设备不再依赖半导体材料

相信大家都听说过“摩尔定律”，其极大地推动了半导体工业的发展和进步，然而现在也将面临着物理极限。面对这种困境，美国科学家们或许找到了B方案。

来自美国加州大学圣地亚哥分校科学家开发了一种新型微电子设备，未来PC中由半导体材料制造的处理器可能被取而代之。工程师开发了一种由光控制的微电子设备，其中包含由金纳米管构成的超颖表面。受到激光照射后，超颖表面能产生高强度电场。

这种不采用半导体材料的新型微电子设备，或许将解决现代微处理器所面临的一个难题。处理器依靠电子迁移正常运行，问题是，这些电子会不断与原子碰撞，其中许多电子可能迁移不到它们的目的地——在处理器运行过程中，许多电子损耗了。

这种新型微电子设备通过“模仿”老式真空管——当然是在微尺度上，尝试解决这一问题。设备中的蘑菇形状纳米管，在硅晶圆上形成超颖表面，两者用二氧化硅层隔开。当施加低直流电压、照射低能量红外激光时，这一结构就能够产生高强度电场，使电子能“自由”迁移。