盘点：2013年光通信领域科学前沿技术

工作需要去做。他和同事们将研究如何在4个以上的态中实现该技术，以及如何实现该技术与其他数据运载方案(如，正交幅度调制的整合。

提高”时间斗篷“数据隐形时长 让光纤通讯更安全

美国研究人员表示，他们已经研制出一种制造光纤通讯中的”时间斗篷“的方法，其可以防止偷听，因此有望改进光纤通讯的安全性，也可用于军事、国土安全或者执法等领域。

早在2012年就有其他科学家发明了这种”时间斗篷“，但其隐藏的时间仅为光纤通讯中用于发送数据的时间的千万分之一。现在，普渡大学的研究人员将其提高到千万分之四十六，使其有望用于商业领域。另外，在以前的”时间斗篷“研究中，科学家们需要用到复杂的、能超快速发射脉冲的”飞秒“激光器，但最新研究只需要用到商业光纤通讯中常用的调相器。

在最新研究中，研究人员通过操控光脉冲的相位实现了”时间斗篷“。他们解释道，如果一种正在上升的光波与其他正在下降的光波相遇，它们会相互抵消，使得光强为零。光波的相位决定了这些波之间的干涉程度。

该研究的领导者、普渡大学的研究生约瑟夫-卢肯斯说：“通过让这些光波相互干涉，我们可以让它们等于1或者0，位于信号为零的地方的任何数据都会被'隐形'。控制光波的相位使我们可以用传输信号0和1来通过光纤发送数据。”研究中用到的关键零件——调相器一般被用来在光纤通讯中修改信号。科学家们首先使用两个调相器制造出了一些洞，再用另外两个调相器来掩盖这些洞，如此一来，信号看起来似乎没有经过任何处理。

卢肯斯强调说，他们可以对这一技术进行改进，以增加其操作带宽并提高隐形时长。这种效应之所以被命名为“时间斗篷”，是因为它会让被传送的数据不时“隐形”，其与科学家们最近利用“超材料”实现的隐藏实际物体的空间“隐形斗篷”技术并不一样。在这项研究应用于实践之前，还需要进行很多研究工作，但这项技术确实可以很好地同现有的电信基础设施结合。

科学家研发出可见光能无限穿透超材料

荷兰原子与分子物理研究所物质基础研究所和美国宾夕法尼亚大学科学家合作，制造出一种由堆积银和氮化硅纳米层构成的新材料，能赋予可见光近乎无限的波长。该材料有望在新型光学元件、光线路等领域大显身手，也可用于设计更高效的发光二极管。

光的相位速度和波群速度控制着光在一种介质中的传播。相位速度决定了波峰和波谷在该介质中的运动，波群速度则描述了能量的传播。根据爱因斯坦的理论，光能的传播永远不会快于光速，因此相位速度虽没有物理限制，但波群速度是有限的。当相位速度变为零时，波峰和波谷的运动消失，此时其波长看作是接近无穷大的一个极大值。然而在自然界并不存在这种性质的材料。

研究人员解释说，光在介质中传播的方式取决于介质材料的介电常数，即它对光波电场的阻抗。近零材料(ENZ，介电常数接近零的材料)具有独特的性质，光在其中传播时，几乎没有相位超前。虽然目前已有微波和远红外波谱的人造材料，但可见光范围的块状三维ENZ材料还很难得到。

为制造这种材料，研究小组用精密排列的堆积银和氮化硅纳米薄层，使通过其中的光能“感觉”到这两种材料的光学性质。他们利用聚焦离子束铣削技术对材料结构实现了纳米尺度的控制。因为银的介电常数可以忽略，而氮化硅的介