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它只有1至2厘米！卻能帶來革命性的創(chuàng)新 - 無圖版
chencadcad --- 2018-10-09 09:12:23
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推動技術(shù)發(fā)展的從來不是依靠外形的大小，更多時候是需要打破現(xiàn)有的局限，才會有更多新的發(fā)現(xiàn)。
光電調(diào)制器（Electro-optic modulators）是現(xiàn)代通訊的重要部分，能夠?qū)㈦娔X等計算機(jī)器等高速電子訊號轉(zhuǎn)換為光訊號，并通過光纖傳送�，F(xiàn)在人們普遍使用的鈮酸鋰調(diào)制器具有整體器材體積大、成本昂貴，且用電量較高的缺點，在日常使用中不夠便利。
不過，現(xiàn)在這個局面將要被打破，一塊只有 1 至 2 厘米的芯片，將在數(shù)據(jù)傳輸、通訊網(wǎng)絡(luò)、甚至是量子光學(xué)領(lǐng)域為我們帶來革命性的改變。
這塊芯片，便是由香港城市大學(xué)（香港城大）、美國哈佛大學(xué)以及著名信息科技實驗室諾基亞-貝爾（Nokia Bell）實驗室的專家聯(lián)合研制的重要部件：集成鈮酸鋰調(diào)制器芯片。它不但比一般的調(diào)制器尺寸更小、而且傳輸數(shù)據(jù)的速度更快、成本也更低，效率也要大大高于一般調(diào)制器，還可在超高的電光帶寬（帶寬愈大，能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)愈多）及與 CMOS 電壓兼容的架構(gòu)中運(yùn)作。
新型調(diào)制器（中間紅色部分）比傳統(tǒng)調(diào)制器小很多，比一個硬幣還要小，而且能夠以更低的成本更快地傳送數(shù)據(jù)。（圖片來源: Dr. Wang Cheng and Dr. Zhang Mian）
這項新發(fā)明由哈佛大學(xué) Marko Lon?ar 教授的研究組領(lǐng)銜研究，并以《以 CMOS 電壓運(yùn)作的集成鈮酸鋰調(diào)制器》（Integrated lithium niobate electro-optic modulators operating at CMOS-compatible voltages）為題，發(fā)表于最新一期的權(quán)威期刊《自然》（Nature）上。論文共同第一作者為來自香港城大電子工程學(xué)系的助理教授王騁博士。
研究團(tuán)隊制成的光電調(diào)制器最大的突破在于只有1 至 2 厘米長，表面面積甚至比普通的傳統(tǒng)調(diào)制器小了約 100 倍！而在數(shù)據(jù)傳輸方面，這款新研制的調(diào)制器的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩開了傳統(tǒng)調(diào)制器，數(shù)據(jù)帶寬由 35 GHz 提升三倍至 100 GHz，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣�，并且還有耗電低、光損耗也極低的優(yōu)點，在將來，這項新發(fā)明能夠促進(jìn)高速、低耗電和成本效益好的通訊網(wǎng)絡(luò)以及量子光計算的發(fā)展。
（a 顯示新研制的可以直接與CMOS相連接的集成鈮酸鋰調(diào)制器芯片示意圖； b 顯示需要專門電壓放大器的傳統(tǒng)鈮酸鋰調(diào)制器示意圖；c 顯示新研制的鈮酸鋰調(diào)制器只需用約 1 伏特電壓；d 顯示集成鈮酸鋰調(diào)制器的顯微照片和截面示意圖。圖片來源: ? 2018, Springer Nature）
另一方面，研究團(tuán)隊運(yùn)用先進(jìn)的納米制造方式，成功縮小了調(diào)制器的體積，但是數(shù)據(jù)傳輸速度高達(dá)每秒 210 千兆位（Gbit），比一般調(diào)制器的光損耗低 10 倍。
隨著光纖在全球的應(yīng)用越來越普及，鈮酸鋰調(diào)制器的體積、性能、耗電量以及成本效益也變得越來越重要。未來信息及通訊科技業(yè)的數(shù)據(jù)中心會是全球耗電量最大的用戶之一。因此對于數(shù)據(jù)中心來說，這款新研發(fā)的鈮酸鋰調(diào)制器的優(yōu)勢非常關(guān)鍵。這次革命性的研究成果也正在逐步商品化，那些用調(diào)制器進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)將率先體驗到這款新發(fā)明的優(yōu)勢。
那么，這款鈮酸鋰調(diào)制器究竟是使用了什么制作方式，才能夠在擁有如此迷你身軀的同時，還能夠更快、更有效地傳輸數(shù)據(jù)？它的運(yùn)作方式和傳統(tǒng)的調(diào)制器又有什么不同？在未來，它還能夠發(fā)揮多大的作用？
相信你心中還有這些疑問
那么哪里可以知道這些答案呢？