背景

今天的創(chuàng)新成果介紹與一種重要的器件相關(guān)，它就是電光調(diào)制器。說(shuō)起電光調(diào)制器，我們先要了解一種物理現(xiàn)象：電光效應(yīng)。所謂電光效應(yīng)是指某些各向同性的透明物質(zhì)在電場(chǎng)作用下顯示出光學(xué)各向異性，物質(zhì)的折射率因外加電場(chǎng)而發(fā)生變化的現(xiàn)象。

電光調(diào)制器，就是利用某些電光晶體的電光效應(yīng)制成的調(diào)制器。當(dāng)把電壓加到電光晶體上時(shí)，電光晶體的折射率將發(fā)生變化，從而引起通過(guò)該晶體的光波特性的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的相位、幅度、強(qiáng)度以及偏振狀態(tài)的調(diào)制。

未來(lái)十年，電子器件發(fā)展趨勢(shì)包含兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：小尺寸和低功耗。滿足這兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)的電子器件，比較適合工業(yè)應(yīng)用的需要。例如，筆者昨天介紹的新加坡國(guó)立大學(xué)（NUS）研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的新型芯片“[EQSCALE]。它正好滿足了這兩項(xiàng)指標(biāo)，功耗比現(xiàn)有最佳的芯片功耗低20倍，并有望將智能視覺系統(tǒng)的尺寸縮小至毫米范圍。

然而，今天要介紹的電光調(diào)制器當(dāng)然也不例外，恰好再一次體現(xiàn)并順應(yīng)了這兩個(gè)關(guān)鍵趨勢(shì)。

技術(shù)

電光調(diào)制器在光纖網(wǎng)絡(luò)中扮演著非常關(guān)鍵的角色。就像晶體管作為電信號(hào)開關(guān)一樣，電光調(diào)制器是光信號(hào)開關(guān)。光通信的信號(hào)載體是光線，光線會(huì)通過(guò)光纖發(fā)送出一連串二進(jìn)制信號(hào)，而調(diào)制器可以用于打開或者關(guān)閉光線。

相對(duì)于之前最佳器件來(lái)說(shuō)，這種新型調(diào)制器尺寸縮小了10倍，大小如同細(xì)菌一般（測(cè)量值是0.6微米乘0.8微米），節(jié)能卻要高100倍。

材料在這項(xiàng)發(fā)明中起到了關(guān)鍵作用。為了這項(xiàng)發(fā)明，Wang 和他的博士生 Erwen Li 利用了俄勒岡州立大學(xué)開發(fā)的一項(xiàng)技術(shù)：透明導(dǎo)電氧化物材料。他們發(fā)明的結(jié)構(gòu)使用了透明導(dǎo)電氧化物柵極取代典型的金屬柵極，將金屬氧化物半導(dǎo)體電容與超緊湊型的光子晶體微腔相結(jié)合。

價(jià)值

OSU 工學(xué)院電氣工程系助力教授 Alan Wang 表示：“目前為止，這是我完成的最振奮人心的研究成果，不僅是由于該器件產(chǎn)生的影響，而且是由于設(shè)計(jì)和制造方面的挑戰(zhàn)?！?/p>

這項(xiàng)設(shè)計(jì)結(jié)合了材料和器件方面的創(chuàng)新，改善了電子和光子之間的交互，讓研究人員可以創(chuàng)建出更小的電光調(diào)制器。