科学家研制石墨烯调制器 可实现超快数据通讯

2011-5-10 16:57 来源: 科技日报
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  美国科学家使用石墨烯研制出了一款调制器,科学家表示,其能大幅提高数据包的传输速度,实现超快数据通讯。

  加州大学伯克利分校教授、美国国家科学基金会纳米尺度科学和工程中心主任张翔(音译)领导的科研团队将石墨烯铺展在一个硅波导管的顶部,建造出了这款能打开或关闭光的光调制器(调制器是控制数据传输速度的关键),其调制速度目前为1吉赫(千兆赫),但从理论上来讲,未来单个光调制器的调制速度可达500吉赫。

  科学家们发现,施加不同电压,石墨烯中电子的能量(费米能级)会改变,而石墨烯是否吸收光线也会决定其费米能级。当施加充足的负电压时,电子被吸出石墨烯并不再能吸收光子,因此,当光子通过石墨烯时,石墨烯完全透明,光被“打开”。当施加某种正电压时,石墨烯也是透明的,但电子紧密地包裹在一起,使它们无法吸收光子,从而有效地“关闭”光线。科学家在石墨烯上找到了一个最有效的位置来施加足够的电压,以此让该石墨烯调制器拥有了打开或关闭光线的能力。

  张翔表示,与基于电学的组件相比,基于光学的组件有多种优势,包括能携带更密集的数据包更快地传输。新调制器是全球最小的光调制器,仅为25平方微米,比一般为几平方毫米的普通商用调制器小很多,其能在现有最快速度10多倍的速度下操作,新技术有望显著提升超快光通讯和光计算的能力,未来,使用该石墨烯调制器,消费者只需几秒,就能将整部三维高清电影“搬”到智能手机上。

  即使体形如此“纤细”,但石墨烯的频宽容量很大,石墨烯能吸收的光涵盖数千纳米,从紫外线到红外线都可。科学家指出,这使石墨烯调制器能比现有最顶级调制器(其操作带宽为10纳米)携带的数据更多。且用来制作调制器的石墨烯非常少,一支铅笔中的石墨提供的石墨烯足以制造出10亿个光调制器。

  张翔表示,新石墨烯调制器不仅可用于消费电子产品上,还可用于任何受限于数据传输速度的领域,包括生物信息学以及天气预报等,未来也会广泛应用于工业领域。该试验的参与者、伯克利分校超快纳米光学小组的负责人王峰(音译)表示,新调制器也可用于调制其他频率范围的光线,比如中波红外线(广泛适用于分子传感等方面)等。