香港城市大学：微型铌酸锂调制器将彻底改变光电子产业

一研究小组已成功制造出一个微型的片上铌酸锂调制器。它是光电子行业的重要组成部分。该调制器体积更小、效率更高、数据传输速度更快、制造成本更低。

如图所示为新型微型调制器，其运行速度更快、制造成本更低

由香港城市大学（CityU）、哈佛大学和著名信息技术实验室成员所组成的研究团队成功制造出一种微型的片上铌酸锂调制器。调制器是光电子行业的重要组成部分。该调制器体积更小、运行效率更高、数据传输速度更快、制造成本更低。这项技术将为该行业带来革命性的变化。

在这项突破性研究中，生产的电光调制器长度仅为1至2cm，其表面积比传统电光调节器大概小100倍。它也非常高效——具有更快的数据传输速度，数据带宽从35 GHz增加到100 GHz，但能耗低，光损耗更低。本发明将为未来高速、低能耗、低成本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兼容电压下工作的集成铌酸锂电光调制器”，研究结果发表在最新一期的《自然》杂志上。

电光调制器是现代通信的关键部件。它们把计算设备（如计算机）中的高速电子信号转换为光信号，然后通过光纤传输。但现有的和常用铌酸锂调制器需要3-5V的高驱动电压，明显高于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，需要一种体积庞大、价格昂贵且耗能高的电放大器。

Wang Cheng博士担任香港城市大学电子工程系助理教授，也是该论文第一作者。他所在的哈佛大学和诺基亚贝尔实验室的研究团队开发出一种新的方法来制造铌酸锂调制器，可以具有与CMOS兼容的电压高电光带宽。

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

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

“铌酸锂的电学和光学性质使其成为调制器的最佳材料。但制造纳米级尺寸的设备是非常困难的一件事。这对减小调制器尺寸是一个不小的挑战。”王博士解释说，“由于铌酸锂具有化学惰性，因此传统的化学蚀刻效果并不理想。虽然人们普遍认为物理蚀刻不能产生光滑的表面，但这对于光传输是必不可少的。我们已经用我们新纳米制造技术证明了这一点。”

随着全球光纤变得越来越普遍，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重要因素，特别是信息和通信技术（ICT）行业预计将成为全球最大的电力用户之一这一时期。

这项革命性发明正在走向商业化。王博士认为，那些寻求具有最佳性能的调制器来进行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年进入哈佛大学深造，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即将进行的5G通讯应用。

他解释说：“毫米波将用于在自由空间中传输数据，但仅在基站和基站之间。它可以在光学器件上完成，这将会使制造成本更低、损耗更小，”他相信这项发明也可以实现量子光学的应用。

文章来源于sciencedaily网站，由材料新闻在线团队编译，原文题目：Smaller, faster and more efficient modulator sets to revolutionize optoelectronic industry