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石墨烯調制器可實現超快數據通訊
作者: 發布于:2014-9-17 22:21:29 點擊量:

  據美國物理學家組織網5月8日報道,美國科學家使用石墨烯研制出了一款調制器,科學家表示,其能大幅提高數據包的傳輸速度,實現超快數據通訊。
  加州大學伯克利分校教授、美國國家科學基金會納米尺度科學和工程中心主任張翔(音譯)領導的科研團隊將石墨烯鋪展在一個硅波導管的頂部,建造出了這款能打開或關閉光的光調制器(調制器是控制數據傳輸速度的關鍵),其調制速度目前為1吉赫(千兆赫),但從理論上來講,未來單個光調制器的調制速度可達500吉赫。

  科學家們發現,施加不同電壓,石墨烯中電子的能量(費米能級)會改變,而石墨烯是否吸收光線也會決定其費米能級。當施加充足的負電壓時,電子被吸出石墨烯并不再能吸收光子,因此,當光子通過石墨烯時,石墨烯完全透明,光被“打開”。當施加某種正電壓時,石墨烯也是透明的,但電子緊密地包裹在一起,使它們無法吸收光子,從而有效地“關閉”光線。科學家在石墨烯上找到了一個最有效的位置來施加足夠的電壓,以此讓該石墨烯調制器擁有了打開或關閉光線的能力。

  張翔表示,與基于電學的組件相比,基于光學的組件有多種優勢,包括能攜帶更密集的數據包更快地傳輸。新調制器是全球最小的光調制器,僅為25平方微米,比一般為幾平方毫米的普通商用調制器小很多,其能在現有最快速度10多倍的速度下操作,新技術有望顯著提升超快光通訊和光計算的能力,未來,使用該石墨烯調制器,消費者只需幾秒,就能將整部三維高清電影“搬”到智能手機上。

  即使體形如此“纖細”,但石墨烯的頻寬容量很大,石墨烯能吸收的光涵蓋數千納米,從紫外線到紅外線都可。科學家指出,這使石墨烯調制器能比現有最頂級調制器(其操作帶寬為10納米)攜帶的數據更多。且用來制作調制器的石墨烯非常少,一支鉛筆中的石墨提供的石墨烯足以制造出10億個光調制器。

  張翔表示,新石墨烯調制器不僅可用于消費電子產品上,還可用于任何受限于數據傳輸速度的領域,包括生物信息學以及天氣預報等,未來也會廣泛應用于工業領域。該試驗的參與者、伯克利分校超快納米光學小組的負責人王峰(音譯)表示,新調制器也可用于調制其他頻率范圍的光線,比如中波紅外線(廣泛適用于分子傳感等方面)等
 




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