科学家研制石墨烯调制器 可实现超快数据通讯
时间:2017-12-07

  科学家开发的石墨烯调制器可以实现超快速的数据通信

  据美国“物理学家组织网”5月8日报道,美国科学家研制出一种使用石墨烯的调制器,科学家表示可以显着提高数据包的传输速度,实现超高速数据通信。

  由加利福尼亚大学伯克利分校教授,国家科学基金会纳米科学与工程中心主任张翔领导的一个研究小组将石墨烯扩展到硅波导上,以创建一个打开或关闭光的装置光调制器(调制器是控制数据传输速度的关键)的调制速度为1千兆赫(GHz),理论上单个光调制器的调制速度理论上可以达到500千兆赫。

  科学家们发现,在不同的电压下,石墨烯中电子的能量(费米能级)会发生变化,石墨烯是否吸收光也决定了费米能级。当施加足够的负电压时,电子被吸出石墨烯,不再能够吸收光子,所以当光子通过石墨烯时,石墨烯是完全透明的并且光被打开。石墨烯在施加正电压时也是透明的,但是电子被紧密地封装在一起,阻止它们吸收光子并因此有效地关闭光。科学家发现在石墨烯上施加足够的电压最有效的位置,以使石墨烯调制器具有打开或关闭光的能力。

  张翔表示,与基于光学元件的电气元件相比,具有许多优点,包括能够携带更密集的数据包更快的传输。新型调制器是世界上最小的光调制器,只有25平方微米,比典型的几平方毫米的商用调制器小得多,它的运行速度是现有最快速度的10倍以上,预计会有新的技术显着提升超快光通信和光计算的能力,未来用这种石墨烯调制器,消费者将能够在几秒钟内将他们的整个3D高清电影移动到他们的智能手机。

  尽管形状非常纤细,但石墨烯的带宽非常大,石墨烯可以吸收从紫外到红外的数千纳米的光。科学家指出,这使得石墨烯调制器能够承载比现有技术的调制器更多的数据,该调制器在10nm带宽下工作。用于制造调制器的石墨烯非常小,一支铅笔中的石墨提供了足够的石墨烯来制造高达10亿个光调制器。

  张翔说,新型石墨烯调制器不仅可以用于消费类电子产品,也可以用于任何受限于区域的数据传输速度,包括生物信息学和天气预报,未来将在工业领域得到广泛应用。伯克利超快纳米光学研究小组负责人王锋表示,这种新型调制器也可用于调制其他频段的光,如中波红外(广泛用于分子传感等) )。

  美国生理学家网络报告(英文)

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