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小巧石墨烯调变器问世 准备进军行动装置

编辑:哈尔滨汉斯福特科技有限公司  字号:
摘要:小巧石墨烯调变器问世 准备进军行动装置
位于美国加州大学柏克莱分校(University of California-Berkeley)的美国国家科学基金会(NSF)奈米科学暨工程中心(Nanoscale Science and Engineering Center),最近开发出一款号称全球最小的石墨烯调变器(graphene modulator);这个由柏克莱教授Xiang Zhang率领的研究团队声称,该研究突破将在未来实现以数秒钟在智慧型手机下载整部电影。

目前的光学调变器是透过以电子讯号来切换雷射光的开与关,来加速系统间的长途通讯;而高速光通讯技术正转向应用于短距离通讯,未来甚至能应用于可携式装置,加快大型档案的传输速度。

但遗憾的是,今日的光学元件都是离散式的、体积笨重,还需要采用诸如砷化铟镓等三五族半导体材料。对此Zhang表示,若以石墨烯(纯碳薄片)来制作调变器,就能将高速光通讯技术所需元件变得够小、成本降低,并整合到行动装置晶片之中。

Zhang的研究团队所开发的石墨烯光学调变器,尺寸比一般三五族半导体同类元件小100倍,面积约只有25平方微米(Micron)。该元件的运作原理是在石墨烯所制作的光波导(optical waveguide)上施加交流电场,当电子讯号在峰值时,电场会导致石墨烯变得不透光,因此关闭由雷射所驱动的波导;而当接近调变范围的中心时,石墨烯就会变得透明,然后接通雷射。

号称全球最小的石墨烯调变器,是以电子讯号来开关雷射,可望实现快速、尺寸更小、成本更低廉的光通讯解决方案

在开发新元件的过程中,研究人员还发现,石墨烯的运作频宽比一般窄频宽(10奈米)的三五族半导体调变器宽广许多,范围可达到100倍、横跨数千奈米──从超紫外光到红外线;Zang表示,其研究团队所开发的原型是运作于1GHz频率,但可扩展至500GHz。

“石墨烯材料让我们能制作出尺寸相当小巧的调变器,而且速度可望能比目前的技术快十倍;”Zang是与同校教授Feng Wang与博士后研究员Ming Liu、Thomas Zentgraf,以及客座教授Baisong Geng,还有博士候选人Erick Ulin-Avila、Long Ju等共同进行这项研究。

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