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由于有NASA的研究支持，光学计算机不再是遥不可及。光速为每秒186,000英里，即每秒982,080,000英尺或11,784,960,000英寸。在十亿分之一秒（纳秒）内，光子在不考虑空气或光纤阻力的情况下，传播距离略小于一英尺，这非常适合在微型化计算机芯片中快速操作。

NASA马歇尔太空飞行中心的Donald Frazier博士表示：“全光学计算机仍需要一些时间才能实现，但自1978年以来，电光混合系统已成为可能，当时发现光子可以通过铌酸锂等介质对电子做出响应。最新的进展已经产生了多种薄膜和光纤，使光学互连和设备变得实用。我们专注于有机分子制成的薄膜，它们比无机材料对光更敏感。有机物可以用比无机物更少的功率执行开关、信号处理和倍频等功能。与有机材料一起使用的硅等无机物，使我们能够在当前的混合系统中同时使用光子和电子，最终将实现全光学计算机系统。”

Frazier解释说：“我们今天在实验室中取得的成果将导致超快、超小型、超轻便和低成本的光学计算和光学通信设备及系统的开发。”计算机的速度现在已成为一个紧迫的问题，因为电子电路已达到其小型化极限。互联网的快速增长（每月扩张近15%）要求比电子电路所能提供的更快的速度和更大的带宽。电子开关将网络速度限制在约50吉比特每秒（1吉比特=10^9比特）。

Frazier光学技术研究小组的成员Hossin Abdeldayem博士指出，需要太比特速度（1太比特=10^12比特）来适应互联网的增长速度和对带宽密集型数据流日益增长的需求。光学数据处理可以比电子学更快、更容易地同时执行多个操作（并行处理）。这种“并行性”与快速开关速度相结合，将产生惊人的计算能力。例如，传统电子计算机可能需要超过11年才能完成的计算，光学计算机可以在一个小时内完成。

Abdeldayem博士说：“使用光学材料的全光开关可以缓解电子学带来的带宽限制问题。1998年，朗讯科技推出了光刻亚微米技术，以进一步小型化电子电路并提高计算机速度。电子元件的进一步小型化只是问题的短期解决方案。小型化还伴随着可能影响计算机可靠性的物理问题。”

Frazier和Abdeldayem博士及其在阿拉巴马州亨茨维尔的小组已经设计并构建了用于吉比特和太比特速率数据处理的全光逻辑门电路，他们还在研究一个模式识别系统。Abdeldayem博士说：“我们还开发并测试了纳秒级光学开关，它们可以充当计算机逻辑门。”他最近在新奥尔良的匹兹堡会议上介绍了该小组的研究论文《用于光学计算的全光逻辑门》。

Abdeldayem博士解释说：“皮秒和纳秒级全光开关，充当AND和部分NAND逻辑门，已在我们的实验室中得到演示。这些逻辑门是计算机中执行加法、减法和乘法等逻辑操作的大型逻辑门家族的一部分。它们对于光学计算和光学通信的发展至关重要。我们的全光逻辑门是使用无金属酞菁化合物薄膜和聚二乙炔聚合物在中空纤维中制成的。”

全球光子学发展正在蓬勃发展，用于计算和其他应用的光学和光学组件。1999年全球光子技术销售额估计高达1000亿美元，并且随着数据流量需求的不断增长而上升。KMI Corp.报告称，全球数据流量每年增长100%，而伦敦的Phillips Group估计美国数据流量每年将增长300%。

目前需求最大的组件是电光混合器件，它们受限于电子部件的速度。全光组件在速度上比电光器件具有优势，但缺乏能够在低功率水平下响应的高效非线性光学材料。几乎所有当前的全光组件都需要高水平的激光功率才能按需工作。

南加州大学的研究人员与加州大学洛杉矶分校的一个团队合作，共同开发了一种开关频率为60 GHz的有机聚合物——比当前行业标准的铌酸锂晶体器件快三倍。这种器件的商业开发可能会彻底改变“信息高速公路”，并加速光学计算的数据处理。

布朗大学和IBM公司位于加利福尼亚州圣何塞的Almaden研究中心的另一个小组，使用超快激光脉冲构建了超快数据存储设备，实现了低至100皮秒的开关速度——比当前可用的“速度极限”快近十倍。

欧洲的一项合作努力已经展示了计算机IC芯片之间自由空间中的高速光学数据输入和输出，速率超过1太比特/秒。Astro Terra与喷气推进实验室合作，构建了一个32通道、1吉比特/秒的地球到卫星链路，范围达2000公里。

在日本，NEC公司开发了一种使用垂直腔面发射激光器阵列进行电路板间光学互连的方法。大阪市立大学的研究人员报告了一种自动对准空间中的一组光束与一组光纤的方法。东京NTT的研究人员设计了一个光学背板，使用可调光束偏转器和镜子进行自由空间光学互连。他们的项目实现了每块印刷电路板1000个互连，吞吐量范围为1到10太比特/秒。

公司、大学和政府实验室几乎每周都在报告更多的全光和有机技术发展。请继续关注这个光明科学领域的热门未来新闻！

逻辑门是任何数字系统的构建模块。光学逻辑门是一种用一个光束控制另一个光束的开关。当器件透光时，它处于“开”状态；当它阻挡光时，处于“关”状态。我们的酞菁开关在纳秒范围内工作（即吉比特/秒），充当全光AND逻辑门。为了演示它，我们将连续激光束与纳秒泵浦光束共线波导通过无金属酞菁薄膜。输出被发送到快速光电探测器和示波器。发现连续光束与泵浦光束同步脉动，显示出AND逻辑门的特征表。

我们的皮秒开关设置类似，只是酞菁薄膜被替换为内部涂有薄聚二乙炔薄膜的中空纤维。两个共线激光束聚焦在管的一端，另一端的透镜将输出聚焦到带有快速探测器的单色仪上。两个光束的乘积展示了NAND逻辑门的四个特征中的三个。Abdeldayem博士总结道：“光学双稳态器件和逻辑门是电子晶体管的等效物。它们作为非常高速的开关运行，也可用作信息存储的光学单元。”

根据Frazier博士的说法，NASA开发的这些全光计算机组件和薄膜对于当前全球电光混合计算机的工作至关重要，并将有助于实现令人惊叹的有机光学计算机，这些计算机将成为未来地面和空间信息、操作和通信系统的标准。