由(you)香港城市(shi)大學(xue)（CityU），哈佛(fo)大學(xue)和信(xin)息技術實驗(yan)室的(de)(de)成(cheng)員組成(cheng)的(de)(de)研(yan)究(jiu)小組已(yi)成(cheng)功制造出(chu)了微型片上鈮(ni)酸鋰調(diao)制器(qi)，該調(diao)制器(qi)是(shi)光電行業(ye)的(de)(de)重要(yao)組件。調(diao)制器(qi)更(geng)小，更(geng)高效，數據(ju)傳輸更(geng)快，成(cheng)本更(geng)低。該技術將徹底改變行業(ye)。

在(zai)這(zhe)項突(tu)破性研究中生產的(de)(de)電(dian)光調制器(qi)只(zhi)有1-2 cm長，其表面積(ji)大約(yue)是(shi)傳(chuan)統調制器(qi)的(de)(de)100倍(bei)(bei)。它也是(shi)高(gao)效的(de)(de)-更高(gao)的(de)(de)數據(ju)傳(chuan)輸速度(du)，數據(ju)帶寬從35 GHz增至100 GHz的(de)(de)三倍(bei)(bei)，但能(neng)耗更低(di)，光損(sun)耗極低(di)。本發明將(jiang)為未來的(de)(de)高(gao)速，低(di)功率(lv)和成本有效的(de)(de)通信網(wang)絡以及量子光子計(ji)算鋪平道路(lu)。

該研究項(xiang)目(mu)的標(biao)題為“在CMOS兼容電(dian)壓下(xia)工作的集(ji)成鈮酸鋰(li)電(dian)光調制器”，并(bing)發表在《自然》雜志上。

電(dian)(dian)光調(diao)制器(qi)(qi)是(shi)現(xian)代(dai)通信(xin)中的(de)(de)(de)關(guan)鍵(jian)組件。它們(men)通過計算(suan)機將(jiang)諸(zhu)如計算(suan)機之類(lei)的(de)(de)(de)計算(suan)設備中的(de)(de)(de)高(gao)(gao)速電(dian)(dian)子信(xin)號(hao)轉(zhuan)換為(wei)光信(xin)號(hao)。但是(shi)，現(xian)有的(de)(de)(de)和(he)常用的(de)(de)(de)鈮酸鋰調(diao)制器(qi)(qi)需(xu)要(yao)3至(zhi)5V的(de)(de)(de)高(gao)(gao)驅動(dong)電(dian)(dian)壓，該電(dian)(dian)壓明顯高(gao)(gao)于1V，該電(dian)(dian)壓由(you)典型(xing)的(de)(de)(de)CMOS（互(hu)補(bu)金屬氧化物半導(dao)體）電(dian)(dian)路提(ti)供(gong)。因(yin)此(ci)，需(xu)要(yao)使(shi)整個裝置龐大，昂貴和(he)高(gao)(gao)能耗的(de)(de)(de)電(dian)(dian)放大器(qi)(qi)。

城大(da)電(dian)子(zi)工程學系助理(li)教授，論文(wen)的(de)(de)第一作者Wang博士以及哈佛大(da)學和諾基亞貝爾實驗(yan)室的(de)(de)研究團隊(dui)已經開發出一種新的(de)(de)制造鈮(ni)酸(suan)鋰調制器(qi)的(de)(de)方法(fa)，該調制器(qi)可(ke)以在(zai)超-具有與CMOS兼容的(de)(de)電(dian)壓的(de)(de)高電(dian)光帶寬。

Wang博士說：“將(jiang)來(lai)，我們將(jiang)能夠(gou)將(jiang)CMOS放置(zhi)在調(diao)制器(qi)旁邊，從而使它們能夠(gou)以更(geng)低的(de)功耗實(shi)現更(geng)高(gao)的(de)集成度。不再需(xu)要(yao)電(dian)子(zi)放大器(qi)。”

由于(yu)該(gai)團隊(dui)開發了先(xian)進的(de)納米(mi)制(zhi)造(zao)方法，因此該(gai)調(diao)制(zhi)器(qi)的(de)尺寸可以(yi)很小，同時(shi)以(yi)高達210 Gbit/s的(de)速率傳輸數據，其光損(sun)耗比(bi)現有調(diao)制(zhi)器(qi)低約10倍(bei)。

Wang博士解釋說：“鈮酸(suan)鋰的電(dian)學(xue)和光(guang)學(xue)性質使其成為調制器(qi)的最佳材料。但(dan)是(shi)很難在納(na)米(mi)級制造，這(zhe)限制了調制器(qi)尺寸的減小(xiao)。”“由于(yu)鈮酸(suan)鋰是(shi)化(hua)學(xue)惰(duo)性的，因此(ci)常規化(hua)學(xue)蝕(shi)刻(ke)不能(neng)很好地起作用(yong)(yong)。雖然人(ren)們(men)普遍(bian)認(ren)為物理蝕(shi)刻(ke)不能(neng)產(chan)生光(guang)滑(hua)的表面，這(zhe)對于(yu)光(guang)學(xue)傳輸是(shi)必不可少的，但(dan)我們(men)已經用(yong)(yong)新(xin)穎的納(na)米(mi)制造技(ji)術證明了這(zhe)一點。”

隨著光纖(xian)在全球(qiu)范圍(wei)內變得越(yue)來越(yue)普遍，鈮酸鋰調(diao)制(zhi)器的(de)尺(chi)寸，性能(neng)，功耗和成本正成為要考慮的(de)更大(da)(da)因素，尤(you)其(qi)是在信息和通信技術（ICT）數據中心的(de)時候預計該行(xing)業將成為世界(jie)上(shang)最(zui)大(da)(da)的(de)電(dian)力用戶(hu)之(zhi)一。

這項革命性(xing)的(de)(de)發明(ming)現在正在走(zou)向商業化。 Wang博士(shi)認(ren)為，那些(xie)尋求具有最(zui)佳性(xing)能以長距離傳輸數據(ju)的(de)(de)調制器的(de)(de)人將是(shi)最(zui)早與這種(zhong)光子(zi)學基礎設(she)施(shi)聯系的(de)(de)人。

Wang博士于(yu)2013年加入(ru)哈(ha)佛大學，在(zai)哈(ha)佛大學約(yue)翰·保爾(er)森工(gong)程與應(ying)用(yong)科學學院攻讀(du)博士學位時就開始了這項研(yan)(yan)究(jiu)。他最(zui)近加入(ru)了CityU，并與CityU的太赫茲(zi)和毫米波國家重點實驗室的研(yan)(yan)究(jiu)團隊一起研(yan)(yan)究(jiu)即將到來的5G通信(xin)的應(ying)用(yong)。

他解釋說：“毫米波(bo)將(jiang)用于(yu)在(zai)自由空間(jian)中(zhong)傳輸數(shu)據，但是(shi)，例如，往返(fan)于(yu)基站之間(jian)，可(ke)以(yi)(yi)在(zai)光(guang)學系(xi)統中(zhong)完成(cheng)，這將(jiang)降低成(cheng)本，減少損失。”他認為，本發明也(ye)可(ke)以(yi)(yi)實現(xian)在(zai)量子光(guang)子學中(zhong)的(de)應(ying)用。

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