九、 全球最小的石墨烯調(diào)制器實(shí)現(xiàn)高速光通訊

　　美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校（University of California-Berkeley）的美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）納米科學(xué)暨工程中心（Nanoscale Science and Engineering Center），最近開發(fā)出一款號(hào)稱全球最小的石墨烯調(diào)制器。這個(gè)由伯克利教授Xiang Zhang率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)聲稱，該研究突破將在未來實(shí)現(xiàn)在智能手機(jī)上以數(shù)秒鐘下載整部電影。

　　目前的光學(xué)調(diào)制器是通過以電子信號(hào)切換激光的開與關(guān)，來加速系統(tǒng)間的長(zhǎng)途通訊。而高速光通訊技術(shù)正轉(zhuǎn)向應(yīng)用于短距離通訊，未來甚至能應(yīng)用于便攜式裝置，加快大型文檔的傳輸速度。

　　但遺憾的是，目前的光學(xué)元件都是離散式的，體積笨重，還需要采用諸如砷化銦鎵等三五族半導(dǎo)體材料。對(duì)此Zhang表示，若以石墨烯（純碳薄片）來制作調(diào)制器，就能將高速光通訊技術(shù)所需元件變得夠小、成本降低，并整合到移動(dòng)裝置芯片之中。

　　Zhang 的研究團(tuán)隊(duì)所開發(fā)的石墨烯光學(xué)調(diào)制器，尺寸比一般三五族半導(dǎo)體同類元件小100倍，面積約只有25平方微米（Micron）。該元件的運(yùn)作原理是在石墨烯 所制作的光波導(dǎo)（optical waveguide）上施加交流電場(chǎng)，當(dāng)電子信號(hào)在峰值時(shí)，電場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致石墨烯變得不透光，因此關(guān)閉由激光所驅(qū)動(dòng)的波導(dǎo)；而當(dāng)接近調(diào)制范圍的中心時(shí)，石墨烯 就會(huì)變得透明，然后接通激光。

　號(hào)稱全球最小的石墨烯調(diào)制器，是以電子信號(hào)來開關(guān)激光，可望實(shí)現(xiàn)快速、尺寸更小、成本更低廉的光通訊解決方案

　　（來源：UC Berkeley）

　　在開發(fā)新元件的過程中，研究人員還發(fā)現(xiàn)，石墨烯的運(yùn)行帶寬比一般窄帶寬（10納米）的三五族半導(dǎo)體調(diào)制器大許多，范圍可達(dá)到100倍、橫跨數(shù)千納米──從超紫外光到紅外線。Zang表示，其研究團(tuán)隊(duì)所開發(fā)的原型是運(yùn)行于1GHz頻率，但可擴(kuò)展至500GHz。

　　“石 墨烯材料讓我們能制作出尺寸相當(dāng)小巧的調(diào)制器，而且速度可望能比目前的技術(shù)快十倍。”Zang是與同校教授Feng Wang與博士后研究員Ming Liu、Thomas Zentgraf，以及客座教授Baisong Geng，還有博士研究生Erick Ulin-Avila、Long Ju等共同進(jìn)行這項(xiàng)研究。