光脑--21世纪的高科技

晚安杰克

光脑--21世纪的高科技
    制造光脑的尝试，早在50年代就已开始了，直到80年代中后期，才有了决定意义的突破：美国贝尔电话电报公司发明了高速动作的小型砷化镓光开关。尔后，又经过近5年的研制，这家公司于1990年1月宣布研制成功了世界上第一台光信息处理器的试验模型。这预示了光脑在不久的将来会代替电脑而成为现代化社会的主宰之一。

    未来的光脑比现今的电脑具有哪些优越性呢？对于电脑来讲，电子是信息的载体，它只能通过一些相互绝缘的导线来传送，因此尽管现今电脑的运算速度在不断提高，外形尺寸也在变小，但电脑的能力极限已是隐约可见了。电子在硅内的运动速度为60千米／秒，即使是在砷化镓内也不超过500千米／秒，就是在最佳情况下，电子在固体中的运行速度也达不到光速的1／10；通信通道也严重制约了快速性，当工作频率超过了100兆赫时，通道中会形成驻波、反射信号和其他一些障碍；另外无论微电路中的电流是多么微弱，但随着装配密度的提高，散发热量也在不断增加，从而使导体之间产生寄生的电磁相互作用；电脑的另一个问题在于，如果说一般的晶体管只有3只脚，那么超大型集成电路中，它们的数量只达到300之多。

    和电子相比，光子的速度永远等于光速，还具备电子所不具备的频率和偏振等，从而使它的“载息能力”得以扩大。就所有各项参数而言，光子流都可以方便地利用自有的光学和光电装置进行调节。利用反射镜、棱镜和光导向装置，可随意调整光子流的方向。此外，还有极为理想的光辐射源--激光器可供使用。

    最主要的一点是光子根本不需要导线。即使是在光线相交的情况下，它们之间也丝毫不会相互影响。和电脑相比，光脑的“无导线计算机”内传递信息的平行通道其密度实际上是无限的。一块直径5分硬币大小的棱镜，它的通过能力超过全世界现有全部电话电缆的许多倍。

    当前，研制者们面临的最迫切任务是最大幅度增加光计算器的运算能力。也就是光开关的数量。目前的打算是使一个模块中的光开关数量达到2048个，而将来的目标则是研制出有1万个元件的标准块。

    在今后的研制过程中，专家们所面临的主要困难将在于以下几个方面：

    1.随着无导线计算机能力的提高当然就要求有更强的光源；

    2.由于光线射到微反射镜上时必须是严格对准的，所以结构中全部元件的装配精度应该达到亚微米级，而且对机械振动和热振动应具有最高的稳定性；

    3.继续研制新的具有完备功能的光脑基础元件光开关，光脑的功能特性主要取决于光开关的质量和先进性；

    4.最主要的困难在于，光子计算装置迟早得从试验模型转为工业产品，并且必须保障其在市场销售中能同电子计算机有力地展开竞争。所以，为了制造出商品化的光脑，必须解决高集成度微电路的大量生产工艺问题。