原创 全球最小的石墨烯调制器实现高速光通讯

美国加州大学伯克利分校(University of California-Berkeley)的美国国家科学基金会(NSF)纳米科学暨工程中心(Nanoscale Science and Engineering Center)，最近开发出一款号称全球最小的石墨烯调制器。这个由伯克利教授Xiang Zhang率领的研究团队声称，该研究突破将在未来实现在智能手机上以数秒钟下载整部电影。

目前的光学调制器是通过以电子信号切换激光的开与关，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，未来甚至能应用于便携式装置，加快大型文档的传输速度。

但遗憾的是，目前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)来制作调制器，就能将高速光通讯技术所需元件变得够小、成本降低，并整合到移动装置芯片之中。

Zhang 的研究团队所开发的石墨烯光学调制器，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，当电子信号在峰值时，电场会导致石墨烯变得不透光，因此关闭由激光所驱动的波导；而当接近调制范围的中心时，石墨烯 就会变得透明，然后接通激光。

号称全球最小的石墨烯调制器，是以电子信号来开关激光，可望实现快速、尺寸更小、成本更低廉的光通讯解决方案

(来源：UC Berkeley)

在开发新元件的过程中，研究人员还发现，石墨烯的运行带宽比一般窄带宽(10纳米)的三五族半导体调制器大许多，范围可达到100倍、横跨数千纳米──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行于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制器，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，还有博士研究生Erick Ulin-Avila、Long Ju等共同进行这项研究。

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