城大研製更快及節能調制器 勢革新光電業


由香港城市大學(城大)、美國哈佛大學及著名資訊科技實驗室——諾基亞貝爾實驗室專家組成的研究團隊,成功研製出小型且效率更高的芯片鈮酸鋰調制器。此光電調制器能更快及以較低成本傳輸數據,勢為光電業帶來革命性改變;城大研究人員亦正研究將之應用於未來5G通訊。

光電調制器是現代通訊的重要部分,用於把電腦等計算機器的高速電子訊號轉為光訊號,再利用光纖傳輸。

然而,現時普遍使用的鈮酸鋰調制器需以高電壓輸電,所需電壓比標準的矽集成電路(CMOS)所提供的電壓高得多,故需加入電力放大器,致器材體積龐大、成本昂貴,且耗電量高。 

這項突破性研究製成的光電調制器只有1至2厘米長,表面面積亦僅為傳統調制器約百分之一。新調制器傳輸數據效率高,速度可達每秒210千兆位,耗電量較少,光損失亦僅為現有調制器約十分之一。

此項研究由哈佛大學Marko Lončar教授的研究小組領導,研究計劃名為「可於CMOS相容電壓中運作的集成鈮酸鋰調制器」,並於權威期刊《自然》中發表。

城大電子工程學系助理教授兼研究論文首席共同作者王騁博士稱:「將來我們可以把矽集成電路安裝在調制器旁邊,令兩者更緊密相連,減低耗電量。」

Marko Lončar教授補充:「鈮酸鋰的電光特性令其成為製作調制器的上佳材料,但難以製成納米尺寸;不過,我們研發的創新納米技術令此事變得可行。」

隨着光纖在全球的應用日趨普及,加上資訊及通訊科技業的數據中心料成為世界各地最耗電的單位之一,鈮酸鋰調制器的體積、性能、耗電量及成本愈見重要。

研究團隊現正將此項開創性發明商品化。王博士相信,那些在長程數據傳輸上需要使用表現最優越的調制器的機構,將率先採用這項光學基建。

王博士2013年於哈佛大學John A. Paulson工程與應用科學學院修讀博士學位時,開始進行有關研究。他最近加入城大,與大學的太赫茲及毫米波國家重點實驗室的研究團隊合作,研究如何將新調制器應用於未來的5G通訊。

他解釋:「毫米波可在開放的空間傳輸數據,至於在基站之間及基站之內的傳輸,則可利用光纖進行,這樣成本較低、耗損亦較小。」他相信新發明亦可應用於量子光學。

此研究論文的聯絡作者及首席共同作者分別是哈佛大學的Marko Lončar教授及Zhang Mian博士;其他作者包括哈佛大學的Maxime BertrandAmirhassan Shams-Ansari,及諾基亞貝爾實驗室的Chen XiSethumadhavan ChandrasekharPeter Winzer

編輯注意:

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圖片說明:王騁博士指着的新光電調制器,體積遠小於其左邊的現有調制器。

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圖片說明:嶄新的小型調制器以更高速及較低成本傳送數據。
(圖片由Second Bay Studios/Harvard SEAS提供)

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