更小 更快 更高效的调制器设备将彻底改变光电子产业

由香港城市大学(CityU)，哈佛大学和着名信息技术实验室成员组成的研究团队成功制造了一个微型片上铌酸锂调制器，这是光电子行业的重要组成部分。调制器体积更小，效率更高，数据传输速度更快，成本更低。该技术将彻底改变行业。

在这项突破性研究中生产的电光调制器长度仅为1至2厘米，其表面积比传统的小约100倍。它也非常高效 - 数据传输速度更快，数据带宽从35 GHz增加到100 GHz，但能耗更低，光损耗更低。本发明将为未来的高速，低功率和成本有效的通信网络以及量子光子计算铺平道路。

该研究项目的标题是“在CMOS兼容电压下运行的集成铌酸锂电光调制器”，并发表在最新一期的“ 自然 ”杂志上。

电光调制器是现代通信中的关键组件。它们在计算设备(如计算机)中将高速电子信号转换为光信号，然后通过光纤传输。但是现有的和常用的铌酸锂调制器需要3到5V的高驱动电压，这显着高于1V，这是由典型的CMOS(互补金属氧化物半导体)电路提供的电压。因此，需要一种使整个装置体积庞大，昂贵且耗能高的电放大器。

城大电子工程系助理教授，该论文的共同第一作者，哈佛大学和诺基亚贝尔实验室的研究团队王成博士开发出一种新的方法来制造可在超级电容器上操作的铌酸锂调制器 - 具有与CMOS兼容的电压的高电光带宽。

“未来，我们将能够将CMOS放在调制器旁边，这样它们可以更加集成，功耗更低。不再需要电子放大器，”王博士说。

由于该团队开发的先进纳米制造方法，该调制器尺寸很小，同时以高达210 Gbit /秒的速率传输数据，光损耗比现有调制器低约10倍。

“铌酸锂的电学和光学特性使其成为调制器的最佳材料。但纳米级制造非常困难，这限制了调制器尺寸的减小，”王博士解释说。“由于铌酸锂具有化学惰性，传统的化学蚀刻效果不佳。虽然人们普遍认为物理蚀刻不能产生光滑的表面，这对于光学传输至关重要，但我们已经用我们新颖的纳米制造技术证明了这一点。”

随着光纤在全球变得越来越普遍，铌酸锂调制器的尺寸，性能，功耗和成本正在成为一个需要考虑的更大因素，尤其是在信息和通信技术(ICT)数据中心的时候。预计该行业将成为全球最大的电力用户之一。

这项革命性的发明正在走向商业化的道路上。王博士认为，那些寻求具有最佳性能的调制器来长距离传输数据的人将是第一批接触光子学基础设施的人。

王博士于2013年开始这项研究，当时他加入哈佛大学，在哈佛大学的John A. Paulson工程与应用科学学院攻读博士学位。他最近加入城大，正与城大的太赫兹和毫米波国家重点实验室的研究小组一起研究其即将进行的5G通讯的应用。

“毫米波将用于在自由空间中传输数据，但是在基站之间和之内传输数据，例如，它可以用光学器件完成，这将更便宜，损耗更小，”他解释说。他相信这项发明也可以实现量子光子学的应用。