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臺師大「渦旋光」實現多階光電記憶 成光電元件基礎

2025-11-05 發佈 曾鈺羢 臺北
臺師大物理系研究團隊成功展示一項以光的軌道角動量為驅動的新型多階光電記憶技術,突破傳統光記憶元件僅能進行二進制操作的侷限,首次證明光的角動量可作為獨立資訊控制變數。此創新成果不僅開啟以光為核心的多階資料儲存新方向,也為未來高密度資訊處理與光電整合技術奠定重要基礎。 (臺師大提供)

臺師大物理系研究團隊成功展示一項以光的軌道角動量為驅動的新型多階光電記憶技術,突破傳統光記憶元件僅能進行二進制操作的侷限,首次證明光的角動量可作為獨立資訊控制變數。此創新成果不僅開啟以光為核心的多階資料儲存新方向,也為未來高密度資訊處理與光電整合技術奠定重要基礎。 (臺師大提供)

 

國立臺灣師範大學物理系教授藍彥文、陸亭樺領導研究團隊,成功展示出一種以光的軌道角動量(OAM)為驅動的新型多階光電記憶技術,突破了傳統光記憶元件僅能進行二進制操作的侷限,首次證明光的角動量可作為獨立的資訊控制變數,開啟了以光為核心的多階儲存與光電整合新途徑。

 

傳統電子式與光學式記憶多以「0」與「1」的二進制形式儲存資訊,階數有限、能效受限,為突破這個瓶頸,臺師大研究團隊從光學角度出發,聚焦於「渦旋光」(Twisted Light),就是具有軌道角動量的光束。實驗證明,僅藉由改變光的角動量即可實現多階記憶狀態,電流讀出值隨光束l值產生明顯且可重現的差異。代表一個記憶單元不再僅限於二進制,而可擁有多重可辨識電荷態,大幅提升資訊儲存密度與靈活度。

 

研究團隊透過電流–電壓(I–V)與時間解析實驗,確認OAM光驅動的多階記憶效應具高穩定性與可重現性。與傳統依賴光強或波長的光控方式相比,這項研究首次證實「光的角動量」本身即可作為獨立自由度,帶來全新的記憶操控概念。

 

這項成果顯示,光的空間結構使光學自由度轉化為可量化的記憶訊息。研究團隊指出,這項技術為未來光電元件邁向高密度、多值化與非接觸式控制提供關鍵基礎,特別適用於光子運算、人工智慧硬體(AI hardware)以及可重構的「類腦」記憶架構。

 

國立臺灣師範大學物理系研究團隊包括教授藍彥文、陸亭樺、博士生陳燁儒、碩士生王柏文與博士後研究員張文豪,這項研究成果已發表在知名學術期刊《Science Advances》,論文題目〈Orbital angular momentum–driven multistate photomemory〉。

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