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科學家研製石墨烯調製器 可實現超快資料通訊
數秒內下載一部三維高清電影有望成為現實

引自科學網
美國PhysOrg.com2011年5月8日報導，美國科學家使用石墨烯研製出了一款調製器，科學家表示，其能大幅提高資料包的傳輸速度，實現超快資料通訊。
 
加州大學柏克萊分校機械系教授、美國國家科學基金會奈米尺度科學和工程中心主任張翔（Xiang Zhang）領導的科研團隊將石墨烯鋪展在一個矽波導管的頂部，建造出了這款能打開或關閉光的光調製器（調製器是控制資料傳輸速度的關鍵），其調製速度目前為1GHz，但從理論上來講，未來單個光調製器的調製速度可達500 GHz。
 
科學家們發現，施加不同電壓，石墨烯中電子的能量（費米能階）會改變，而石墨烯是否吸收光線也會決定其費米能級。當施加充足的負電壓時，電子被吸出石墨烯並不再能吸收光子，因此，當光子通過石墨烯時，石墨烯完全透明，光被“打開”。當施加某種正電壓時，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“關閉”光線。科學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，以此讓該石墨烯調製器擁有了打開或關閉光線的能力。
 
張翔表示，與基於電學的元件相比，基於光學的元件有多種優勢，包括能攜帶更密集的資料包更快地傳輸。新調製器是全球最小的光調製器，僅為25平方微米，比一般為幾平方毫米的普通商用調製器小很多，其能在現有最快速度10多倍的速度下操作，新技術有望顯著提升超快光通訊和光計算的能力，未來，使用該石墨烯調製器，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”，但石墨烯的頻寬容量很大，石墨烯能吸收的光涵蓋數千奈米，從紫外線到紅外線都可。科學家指出，這使石墨烯調製器能比現有最頂級調製器（其操作帶寬為10奈米）攜帶的資料更多。且用來製作調製器的石墨烯非常少，一支鉛筆中的石墨提供的石墨烯足以製造出10億個光調製器。
 
張翔表示，新石墨烯調製器不僅可用於消費電子產品上，還可用於任何受限於資料傳輸速度的領域，包括生物資訊學以及天氣預報等，未來也會廣泛應用於工業領域。該試驗的參與者、柏克萊分校超快奈米光學小組的負責人王峰（音譯）表示，新調製器也可用於調製其他頻率範圍的光線，比如中紅外線（廣泛適用于分子傳感測器方面）等。

PhysOrg.com原文報導
Graphene optical modulators could lead to ultrafast communications
May 8, 2011 By Sarah Yang

UC Berkeley News Center原文報導