美国乔治亚理工学院的科学家们成功开发出一种方法，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。这一突破性进展使得“芯片实验室”的概念更接近实际应用。

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，需要将不同波长的光分离。这些波长间隔通常很小，分离它们的装置称为波长分离器（WD）。科学家们一直希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生物传感器的关键光谱分析单元。

乔治亚理工学院的研究团队在薄硅片上通过腐蚀形成高度周期化的结构（光子晶体）来控制光，设计出具有高分辨率且尺寸仅为64微米×100微米的波长分离器。相关成果发表在《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：“我们相信这是目前世界上最小的波长分离器。若要将众多功能集成在一个芯片上，就必须在尽可能小的空间内实现这些功能。我们的波长分离器解决了这一问题。”

该小组的成功归功于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）。

该小组的波长分离器采用发散光束。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教授指出：“这项研究展示了散射工程学的重要性。只需改变硅片上腐蚀孔的几何参数，即可根据需要调整材料性能。”

该小组使用两年前开发的建模工具来设计最佳光子晶体。该工具比传统数值方法效率更高。

这项研究的主要成果是，与传统的几厘米大小的波长分离器相比，乔治亚理工学院制造的波长分离器尺寸小于1毫米。此外，他们还可以将信号处理、通信和传感等其他功能集成在同一芯片内。