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科学家研制石墨烯调制器 可实现超快数据通讯 |
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数秒内下载一部三维高清电影有望成为现实 |
据美国物理学家组织网5月8日报道，美国科学家使用石墨烯研制出了一款调制器，科学家表示，其能大幅提高数据包的传输速度，实现超快数据通讯。
加州大学伯克利分校教授、美国国家科学基金会纳米尺度科学和工程中心主任张翔（音译）领导的科研团队将石墨烯铺展在一个硅波导管的顶部，建造出了这款能打开或关闭光的光调制器（调制器是控制数据传输速度的关键），其调制速度目前为1吉赫（千兆赫），但从理论上来讲，未来单个光调制器的调制速度可达500吉赫。
科学家们发现，施加不同电压，石墨烯中电子的能量（费米能级）会改变，而石墨烯是否吸收光线也会决定其费米能级。当施加充足的负电压时，电子被吸出石墨烯并不再能吸收光子，因此，当光子通过石墨烯时，石墨烯完全透明，光被“打开”。当施加某种正电压时，石墨烯也是透明的，但电子紧密地包裹在一起，使它们无法吸收光子，从而有效地“关闭”光线。科学家在石墨烯上找到了一个最有效的位置来施加足够的电压，以此让该石墨烯调制器拥有了打开或关闭光线的能力。
张翔表示，与基于电学的组件相比，基于光学的组件有多种优势，包括能携带更密集的数据包更快地传输。新调制器是全球最小的光调制器，仅为25平方微米，比一般为几平方毫米的普通商用调制器小很多，其能在现有最快速度10多倍的速度下操作，新技术有望显著提升超快光通讯和光计算的能力，未来，使用该石墨烯调制器，消费者只需几秒，就能将整部三维高清电影“搬”到智能手机上。
即使体形如此“纤细”，但石墨烯的频宽容量很大，石墨烯能吸收的光涵盖数千纳米，从紫外线到红外线都可。科学家指出，这使石墨烯调制器能比现有最顶级调制器（其操作带宽为10纳米）携带的数据更多。且用来制作调制器的石墨烯非常少，一支铅笔中的石墨提供的石墨烯足以制造出10亿个光调制器。
张翔表示，新石墨烯调制器不仅可用于消费电子产品上，还可用于任何受限于数据传输速度的领域，包括生物信息学以及天气预报等，未来也会广泛应用于工业领域。该试验的参与者、伯克利分校超快纳米光学小组的负责人王峰（音译）表示，新调制器也可用于调制其他频率范围的光线，比如中波红外线（广泛适用于分子传感等方面）等。
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