美国乔治亚理工学院的科学家们成功研发出一种方法，将用于检测供水系统或血液中化学物质的精密生物传感器集成到单个芯片上，这一突破为芯片实验室（Lab-on-a-chip）技术的发展铺平了道路。

在紧凑型通信系统中，信号处理、光学探测和多波长分离等元件通常被整合在一起以节省空间。当光到达目的地时，需要将不同波长分离。这些波长间隔通常很短，分离它们的装置称为波长分离器（WD）。科学家们一直渴望制造出可集成在芯片上的生物传感器，而紧凑型波长分离器正是这种传感器的关键光谱分析单元。

乔治亚理工学院的科学家们在薄硅片上蚀刻出高度周期化的结构（光子晶体）来控制光，设计出分辨率极高、尺寸仅为64微米×100微米的波长分离器。他们的研究成果发表在《Laser Focus World》《Optics Express》以及最近的激光与电光学会议（CLEO2006）上。

研究负责人、乔治亚理工学院电子与计算机工程系的Ali Adibi教授表示：“我们相信我们制造出了目前世界上最小的波长分离器。如果你想将众多功能集成在一个芯片上，就必须将这些功能压缩在尽可能小的空间内。我们的波长分离器解决了这一问题。”

该团队的成果归功于其光子晶体的三个特性：超棱镜效应（比普通棱镜更有效地分离波长）、负衍射和聚焦效应（在与被测物接触时补偿光束发散并将光会聚至原始大小）以及负折射效应（滤除不需要的光）。

该团队的波长分离器使用发散光束。与以往波长分离器继续发散然后折射的过程不同，他们的装置先将光束聚焦到不同位置，然后在每个位置分离波长。该系统无需额外装置即可解决波长干涉问题。

Adibi说：“这项研究展示了散射工程学的重要性。只需改变硅片上蚀刻小孔的几何参数，就可以根据需要调整材料的性能。”

该团队使用两年前发明的建模工具来设计最佳光子晶体。他们的建模工具比传统数值方法效率更高。

这项研究的主要成果是，相比传统几厘米大小的波长分离器，乔治亚理工学院的科学家们制造出了尺寸小于1毫米的波长分离器。此外，他们还可以将信号处理、通信和传感等其他功能整合在同一芯片内。