科學(xué)家研制石墨烯調(diào)制器 可實現(xiàn)超快數(shù)據(jù)通訊
數(shù)秒內(nèi)下載一部三維高清電影有望成為現(xiàn)實
據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)5月8日報道，美國科學(xué)家使用石墨烯研制出了一款調(diào)制器，科學(xué)家表示，其能大幅提高數(shù)據(jù)包的傳輸速度，實現(xiàn)超快數(shù)據(jù)通訊。
加州大學(xué)伯克利分校教授、美國國家科學(xué)基金會納米尺度科學(xué)和工程中心主任張翔（音譯）領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊將石墨烯鋪展在一個硅波導(dǎo)管的頂部，建造出了這款能打開或關(guān)閉光的光調(diào)制器（調(diào)制器是控制數(shù)據(jù)傳輸速度的關(guān)鍵），其調(diào)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(diào)制器的調(diào)制速度可達(dá)500吉赫。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，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(dāng)施加充足的負(fù)電壓時，電子被吸出石墨烯并不再能吸收光子，因此，當(dāng)光子通過石墨烯時，石墨烯完全透明，光被“打開”。當(dāng)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(guān)閉”光線。科學(xué)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(diào)制器擁有了打開或關(guān)閉光線的能力。
張翔表示，與基于電學(xué)的組件相比，基于光學(xué)的組件有多種優(yōu)勢，包括能攜帶更密集的數(shù)據(jù)包更快地傳輸。新調(diào)制器是全球最小的光調(diào)制器，僅為25平方微米，比一般為幾平方毫米的普通商用調(diào)制器小很多，其能在現(xiàn)有最快速度10多倍的速度下操作，新技術(shù)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(diào)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(xì)”，但石墨烯的頻寬容量很大，石墨烯能吸收的光涵蓋數(shù)千納米，從紫外線到紅外線都可。科學(xué)家指出，這使石墨烯調(diào)制器能比現(xiàn)有最頂級調(diào)制器（其操作帶寬為10納米）攜帶的數(shù)據(jù)更多。且用來制作調(diào)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(diào)制器。
張翔表示，新石墨烯調(diào)制器不僅可用于消費電子產(chǎn)品上，還可用于任何受限于數(shù)據(jù)傳輸速度的領(lǐng)域，包括生物信息學(xué)以及天氣預(yù)報等，未來也會廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。該試驗的參與者、伯克利分校超快納米光學(xué)小組的負(fù)責(zé)人王峰（音譯）表示，新調(diào)制器也可用于調(diào)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。
更多閱讀
美國物理學(xué)家組織網(wǎng)相關(guān)報道（英文）
