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由香港城市大學(xué)（CityU），哈佛大學(xué)和信息技術(shù)實驗室的成員組成的研究小組已成功制造出了微型片上鈮酸鋰調(diào)制器，該調(diào)制器是光電行業(yè)的重要組件。調(diào)制器更小，更高效，數(shù)據(jù)傳輸更快，成本更低。該技術(shù)將徹底改變行業(yè)。
在這項突破性研究中生產(chǎn)的電光調(diào)制器只有1-2 cm長，其表面積大約是傳統(tǒng)調(diào)制器的100倍。它也是高效的-更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，數(shù)據(jù)帶寬從35 GHz增至100 GHz的三倍，但能耗更低，光損耗極低。本發(fā)明將為未來的高速，低功率和成本有效的通信網(wǎng)絡(luò)以及量子光子計算鋪平道路。
該研究項目的標(biāo)題為“在CMOS兼容電壓下工作的集成鈮酸鋰電光調(diào)制器”，并發(fā)表在《自然》雜志上。
電光調(diào)制器是現(xiàn)代通信中的關(guān)鍵組件。它們通過計算機將諸如計算機之類的計算設(shè)備中的高速電子信號轉(zhuǎn)換為光信號。但是，現(xiàn)有的和常用的鈮酸鋰調(diào)制器需要3至5V的高驅(qū)動電壓，該電壓明顯高于1V，該電壓由典型的CMOS（互補金屬氧化物半導(dǎo)體）電路提供。因此，需要使整個裝置龐大，昂貴和高能耗的電放大器。
城大電子工程學(xué)系助理教授，論文的第一作者Wang博士以及哈佛大學(xué)和諾基亞貝爾實驗室的研究團隊已經(jīng)開發(fā)出一種新的制造鈮酸鋰調(diào)制器的方法，該調(diào)制器可以在超-具有與CMOS兼容的電壓的高電光帶寬。
Wang博士說：“將來，我們將能夠?qū)MOS放置在調(diào)制器旁邊，從而使它們能夠以更低的功耗實現(xiàn)更高的集成度。不再需要電子放大器。”
由于該團隊開發(fā)了先進的納米制造方法，因此該調(diào)制器的尺寸可以很小，同時以高達210 Gbit/s的速率傳輸數(shù)據(jù)，其光損耗比現(xiàn)有調(diào)制器低約10倍。
Wang博士解釋說：“鈮酸鋰的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)使其成為調(diào)制器的最佳材料。但是很難在納米級制造，這限制了調(diào)制器尺寸的減小。”“由于鈮酸鋰是化學(xué)惰性的，因此常規(guī)化學(xué)蝕刻不能很好地起作用。雖然人們普遍認(rèn)為物理蝕刻不能產(chǎn)生光滑的表面，這對于光學(xué)傳輸是必不可少的，但我們已經(jīng)用新穎的納米制造技術(shù)證明了這一點。”
隨著光纖在全球范圍內(nèi)變得越來越普遍，鈮酸鋰調(diào)制器的尺寸，性能，功耗和成本正成為要考慮的更大因素，尤其是在信息和通信技術(shù)（ICT）數(shù)據(jù)中心的時候預(yù)計該行業(yè)將成為世界上最大的電力用戶之一。
這項革命性的發(fā)明現(xiàn)在正在走向商業(yè)化。 Wang博士認(rèn)為，那些尋求具有最佳性能以長距離傳輸數(shù)據(jù)的調(diào)制器的人將是最早與這種光子學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)系的人。
Wang博士于2013年加入哈佛大學(xué)，在哈佛大學(xué)約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院攻讀博士學(xué)位時就開始了這項研究。他最近加入了CityU，并與CityU的太赫茲和毫米波國家重點實驗室的研究團隊一起研究即將到來的5G通信的應(yīng)用。
他解釋說：“毫米波將用于在自由空間中傳輸數(shù)據(jù)，但是，例如，往返于基站之間，可以在光學(xué)系統(tǒng)中完成，這將降低成本，減少損失。”他認(rèn)為，本發(fā)明也可以實現(xiàn)在量子光子學(xué)中的應(yīng)用。
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