由香港(gang)城(cheng)市大學（CityU），哈佛大學和信息(xi)技術(shu)實驗室的成(cheng)(cheng)(cheng)員組(zu)成(cheng)(cheng)(cheng)的研究小組(zu)已成(cheng)(cheng)(cheng)功制(zhi)(zhi)造出(chu)了微型片上鈮酸鋰調(diao)制(zhi)(zhi)器，該調(diao)制(zhi)(zhi)器是(shi)光電行業(ye)的重要組(zu)件(jian)。調(diao)制(zhi)(zhi)器更小，更高效，數據傳輸更快，成(cheng)(cheng)(cheng)本更低(di)。該技術(shu)將徹(che)底改變行業(ye)。
在(zai)這項突破(po)性研(yan)究中生產的(de)電光調制器(qi)只有1-2 cm長，其(qi)表(biao)面積大約是傳(chuan)統調制器(qi)的(de)100倍。它也是高效(xiao)的(de)-更高的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸速度，數(shu)據(ju)帶寬從35 GHz增至100 GHz的(de)三倍，但能耗(hao)更低(di)，光損耗(hao)極低(di)。本發明將(jiang)為未(wei)來(lai)的(de)高速，低(di)功率和成本有效(xiao)的(de)通信網絡(luo)以及量子光子計(ji)算(suan)鋪(pu)平道路(lu)。
該(gai)研究項目(mu)的標題為(wei)“在(zai)(zai)CMOS兼(jian)容電壓下工作(zuo)的集成鈮酸鋰電光調(diao)制(zhi)器”，并發表在(zai)(zai)《自然(ran)》雜(za)志上。
電(dian)光調制器(qi)是(shi)(shi)現(xian)代通(tong)信(xin)中的(de)(de)(de)關(guan)鍵組件(jian)。它們通(tong)過(guo)計算機(ji)將(jiang)諸如(ru)計算機(ji)之類的(de)(de)(de)計算設(she)備中的(de)(de)(de)高(gao)速電(dian)子信(xin)號(hao)轉換為光信(xin)號(hao)。但是(shi)(shi)，現(xian)有的(de)(de)(de)和常(chang)用的(de)(de)(de)鈮(ni)酸(suan)鋰調制器(qi)需(xu)要3至5V的(de)(de)(de)高(gao)驅動電(dian)壓，該電(dian)壓明顯(xian)高(gao)于1V，該電(dian)壓由典型(xing)的(de)(de)(de)CMOS（互補金屬氧化物半導體(ti)）電(dian)路提供(gong)。因此，需(xu)要使整個裝(zhuang)置龐大，昂(ang)貴(gui)和高(gao)能耗的(de)(de)(de)電(dian)放大器(qi)。
城大電(dian)(dian)子工程學系助理教授，論文的(de)第一作者Wang博士以(yi)及(ji)哈佛(fo)大學和諾(nuo)基亞貝爾實驗(yan)室的(de)研究團(tuan)隊已經開(kai)發出一種新的(de)制(zhi)造鈮酸鋰調制(zhi)器的(de)方法，該(gai)調制(zhi)器可以(yi)在超-具有(you)與CMOS兼容的(de)電(dian)(dian)壓的(de)高(gao)電(dian)(dian)光帶寬(kuan)。
Wang博士說：“將來，我們將能夠(gou)將CMOS放置在調(diao)制(zhi)器(qi)旁(pang)邊，從(cong)而(er)使它們能夠(gou)以(yi)更(geng)低的功耗實(shi)現更(geng)高的集成度。不再需要電子放大(da)器(qi)。”
由(you)于該團隊開發(fa)了先進的納米(mi)制(zhi)造方(fang)法，因此(ci)該調制(zhi)器的尺寸(cun)可以(yi)很小(xiao)，同時以(yi)高達210 Gbit/s的速率傳輸數據(ju)，其光損耗比現有(you)調制(zhi)器低約(yue)10倍。
Wang博(bo)士解釋說：“鈮酸鋰的(de)(de)電學(xue)和光學(xue)性質使其(qi)成為調制(zhi)(zhi)器(qi)的(de)(de)最佳材料。但是很難在(zai)納(na)米級制(zhi)(zhi)造，這限制(zhi)(zhi)了調制(zhi)(zhi)器(qi)尺寸的(de)(de)減小。”“由于(yu)鈮酸鋰是化學(xue)惰性的(de)(de)，因此常規化學(xue)蝕(shi)刻不能很好地起(qi)作(zuo)用。雖然(ran)人們(men)普遍認為物理(li)蝕(shi)刻不能產生光滑(hua)的(de)(de)表(biao)面，這對于(yu)光學(xue)傳輸是必不可少的(de)(de)，但我們(men)已經用新(xin)穎的(de)(de)納(na)米制(zhi)(zhi)造技術證明了這一(yi)點(dian)。”
隨著光(guang)纖在全(quan)球范圍內變得越(yue)來越(yue)普遍(bian)，鈮酸鋰(li)調制器的尺寸，性能，功耗(hao)和成本正成為(wei)要考慮的更(geng)大(da)因素，尤(you)其是在信(xin)息和通信(xin)技術（ICT）數(shu)據中心的時候預計該(gai)行業(ye)將成為(wei)世界上最大(da)的電力用(yong)戶之(zhi)一。
這項(xiang)革(ge)命性(xing)的(de)發明現在正在走向商業化。 Wang博士認為，那(nei)些尋(xun)求具有(you)最佳性(xing)能以長距離傳輸數據的(de)調(diao)制器的(de)人將(jiang)是(shi)最早與(yu)這種光子學基礎設施(shi)聯系的(de)人。
Wang博士于2013年加入哈佛大學(xue)(xue)，在哈佛大學(xue)(xue)約翰(han)·保爾森工程(cheng)與(yu)應(ying)用科學(xue)(xue)學(xue)(xue)院攻(gong)讀博士學(xue)(xue)位時就開始了這項研(yan)究(jiu)。他最近加入了CityU，并與(yu)CityU的太赫茲和(he)毫米波國(guo)家重點(dian)實驗室的研(yan)究(jiu)團隊一起研(yan)究(jiu)即將到來的5G通信的應(ying)用。
他解釋說：“毫米波將用于(yu)在自由空間(jian)中傳輸(shu)數(shu)據(ju)，但(dan)是，例(li)如，往返于(yu)基站(zhan)之間(jian)，可(ke)以在光(guang)(guang)學(xue)(xue)系統中完成(cheng)，這將降低成(cheng)本，減(jian)少(shao)損失。”他認為，本發(fa)明(ming)也可(ke)以實現在量子(zi)光(guang)(guang)子(zi)學(xue)(xue)中的(de)應用。
*版權歸原作者所有
