【与纳米光子学的下一代光通信】
任何从连接到高速网络的手机上阅读本文的人都可以感谢光学物理学家 。关于如何将电能转换为光能(反之亦然)的研究已经产生了许多创新，包括LED，太阳能电池和电信设备 。但随着光学领域继续推动边界，仍然存在许多未解决的问题，特别是在涉及能效和信号控制等领域时 。
博真 和他的 研究小组 正着手解决一些尚未解决的问题 。正如一位助理教授 物理与天文学系 的的 艺术与科学学院，震的研究重点是如何通过第一问基本的物理问题，提高光电器件 。“这些问题通常都很有趣，”Zhen说 。“你会发现在基本面上非常深刻的东西，并为你提供更好的设备表现 。”
他的研究领域之一是纳米光子学：具有纳米级特征的器件使它们具有令人难以置信的特性，例如 用玻璃制造镜子 并捕获被称为光子的单个光粒子 。“如果你的结构的特征尺寸与光的波长相当甚至更小，那么你就有了控制光线的有趣方法，”Zhen解释道 。
他的部分工作重点是减少光通信系统中能源浪费的新方法 。一个典型的例子是服务器机房，其中有许多强大的超级计算机堆叠在一起，依靠光纤进行通信 。来自一个服务器上的芯片的电子信号被转换成光信号，该光信号由光纤通过互连结点的网络传送，直到光到达其目的地并由接收芯片转换回电信号 。
但是由于光的传播方式以及芯片的设计方式，并不是所有传输的光都能被捕获 。“只要光线通过材料传播，或者更重要的是界面传播，某些部分就会被传播，而某些部分会被反射出来，”一年级研究生 Valerie Yoshioka解释道 。在服务器机房中，这意味着在每个交叉点浪费的能量至少为25%，典型的服务器机房有多个交叉点，总共会损失更多的能量 。
凭借他以前的研究经验，并凭借拓扑物理学的见解，Zhen展示了一种特殊类型的 光子晶体板，即在表面上以与光波长相同的间隔形成图案的孔的材料，可以在单一方向上发光在另一侧没有反射表面 。在物理学中，这种“连续体中的单向束缚态”现象一直受到追捧，而Zhen的小组首次展示了它 。这些结果可以帮助工程师创建能效高达99%的新设备，这些设备相对容易制造，因为这些设备与现有的制造平台兼容 。
Zhen实验室的其他成员，包括Yoshioka和博士后Li He，也在致力于光子学和拓扑物理学的基本问题，这些问题直接应用于光电子学 。Yoshioka的项目将探索在光学隔离器中使用原子级薄量子材料，光学隔离器是迫使光沿单一方向传播的装置 。目前存在这些类型的单向设备，但是许多设备太笨重或需要磁场，因此难以将它们直接集成到电子芯片上 。吉冈的项目可能会导致结构像交通网络一样，有一个单向道路和环形交叉口系统，可以控制光子的“流动” 。
Li He被Zhen的实验室所吸引，因此他可以从事光子学和拓扑物理学的研究，目前他的研究重点是寻找该领域的新理论方法 。他的一半时间用于制作和表征新材料，另一半用于与Zhen密切合作制定理论策略 。
由于其浓缩物质研究计划以及两个 拓扑绝缘体“创始人”的接近，他和吉冈都被宾夕法尼亚吸引。“把它们放在身边真的很有帮助 。如果您有疑问，可以随时前往他们的办公室询问他们，“他说 。
随着Zhen的团队继续吸引新的人才，实验室的物理空间也开始形成 。两侧装置用于测量Singh中心为其创建的材料的透射率，反射率和光致发光，一个30英尺长的光学平台目前在实验室中心空置 。这是一个新设备和工具的空白画布，有助于在未来几个月内将更多的团队创意变为现实 。
在未来，Zhen表示，他在光学方面的研究自然会与工程学有很强的联系，而且来自这两个领域的研究人员可能会成为他的团队的一个持续主题 。但是，无论他的小组成员在哪些具体项目上工作，甄的希望是每个研究人员都会在深入研究基础研究或在近期以可激励他们的方式开展工作之间找到平衡点 。
“研究生学习总是关于发现有趣的物理现象并试图解释它 。在我后期的学习阶段，也作为博士后，我开始欣赏工程方面，你可以看到设备，欣赏工业之美，你知道有很多重要的问题要回答，“Zhen说 。
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