彩虹不僅僅是顏色 - 每種顏色的光都有自己的頻率。頻率越高，傳輸信息的帶寬就越高。

目前，在電子芯片上僅使用一種顏色的光限制了基于感測散射顏色變化的技術(shù)，例如檢測血液樣本中的病毒，或者在監(jiān)視田地或森林時處理植被的飛機(jī)圖像。

同時投入多種顏色將意味著同時部署多個信息渠道，不僅擴(kuò)大了今天的電子產(chǎn)品的帶寬，而且還擴(kuò)大了即將出現(xiàn)的“納米光子學(xué)”的帶寬，這些“納米光子學(xué)”將依賴光子 - 快速無質(zhì)量的光粒子 - 用納米級光學(xué)器件處理信息，而不是緩慢而沉重的電子。

IBM和英特爾已經(jīng)開發(fā)出超級計算機(jī)芯片，將更高帶寬的光與傳統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)相結(jié)合。

隨著研究人員設(shè)計最終用光子學(xué)取代電子產(chǎn)品的解決方案，普渡大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊簡化了制造工藝，允許在電子芯片上同時使用多種顏色而不是一次使用單一顏色。

研究人員還討論了從電子學(xué)到納米光子學(xué)的轉(zhuǎn)變中的另一個問題：產(chǎn)生光的激光器需要更小以適應(yīng)芯片。

普渡大學(xué)電子與計算機(jī)工程副教授Alexander Kildishev說：“激光器通常是單色器件，因此制作激光可調(diào)諧或多色激光是一項挑戰(zhàn)。” “此外，制造一系列納米激光器在芯片上同時產(chǎn)生多種顏色是一項巨大的挑戰(zhàn)。”

這需要縮小“光學(xué)腔”的尺寸，這是激光器的主要部件。普渡大學(xué)，斯坦福大學(xué)和馬里蘭大學(xué)的研究人員第一次在納米腔中嵌入了所謂的銀“表面” - 比光波更薄的人造材料 - 制造超薄激光。

“光學(xué)腔在兩個鏡子之間的激光中捕獲光。當(dāng)光子在鏡子之間反彈時，光量增加，使激光束成為可能，”Kildishev說。“我們的納米腔將制造超薄和多色的片上激光器。”

目前，每種顏色需要不同厚度的光學(xué)腔。通過在納米腔中嵌入銀表面，研究人員獲得了均勻的厚度，以產(chǎn)生所有所需的顏色。他們的研究結(jié)果出現(xiàn)在Nature Communications。

“我們不是調(diào)整每種顏色的光學(xué)腔厚度，而是調(diào)整表面元素的寬度，”Kildishev說。

光學(xué)元表面也可以最終取代或補(bǔ)充電子設(shè)備中的傳統(tǒng)鏡頭。

“任何定義手機(jī)厚度的定義實際上都是復(fù)雜且相當(dāng)厚的鏡頭，”Kildishev說。“如果我們可以使用薄的光學(xué)表面來聚焦光線并產(chǎn)生圖像，那么我們就不需要這些鏡頭了，或者我們可以使用更薄的疊層。”