九、 全球最小的石墨烯調制器實現(xiàn)高速光通訊

　　美國加州大學伯克利分校（University of California-Berkeley）的美國國家科學基金會（NSF）納米科學暨工程中心（Nanoscale Science and Engineering Center），最近開發(fā)出一款號稱全球最小的石墨烯調制器。這個由伯克利教授Xiang Zhang率領的研究團隊聲稱，該研究突破將在未來實現(xiàn)在智能手機上以數(shù)秒鐘下載整部電影。

　　目前的光學調制器是通過以電子信號切換激光的開與關，來加速系統(tǒng)間的長途通訊。而高速光通訊技術正轉向應用于短距離通訊，未來甚至能應用于便攜式裝置，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體材料。對此Zhang表示，若以石墨烯（純碳薄片）來制作調制器，就能將高速光通訊技術所需元件變得夠小、成本降低，并整合到移動裝置芯片之中。

　　Zhang 的研究團隊所開發(fā)的石墨烯光學調制器，尺寸比一般三五族半導體同類元件小100倍，面積約只有25平方微米（Micron）。該元件的運作原理是在石墨烯 所制作的光波導（optical waveguide）上施加交流電場，當電子信號在峰值時，電場會導致石墨烯變得不透光，因此關閉由激光所驅動的波導；而當接近調制范圍的中心時，石墨烯 就會變得透明，然后接通激光。

　號稱全球最小的石墨烯調制器，是以電子信號來開關激光，可望實現(xiàn)快速、尺寸更小、成本更低廉的光通訊解決方案

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

　　“石 墨烯材料讓我們能制作出尺寸相當小巧的調制器，而且速度可望能比目前的技術快十倍。”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等共同進行這項研究。