Фазовые модуляторы на основе графена Power Faster Mobile Technology

Ученые из Графенских флагманских партнеров в Национальном межвузовском консорциуме по телекоммуникациям (CNIT) в Италии, IMEC в Бельгии и Кембриджском университете в Великобритании разработали и протестировали фазовый модулятор на основе графена, обладающий способностью чтобы превзойти нынешние модуляторы на основе кремния.

Graphene Flagship представляет новый модулятор графена, открывающий путь для более компактной, энергоэффективной телекоммуникации. (Image credit: Graphene Flagship)

Сложные оптические данные и телекоммуникационные фазовые модуляторы для увеличения объема передаваемых данных и эффективности передачи данных или скорости передачи информации. Фазовые модуляторы могут функционировать, группируя несколько бит информации в меньшее количество символов или пакетов, тем самым уменьшая общий размер или ширину спектра.

Эффективность скорости передачи данных обратно пропорциональна ширине спектра. Тем не менее, из-за естественного компромисса, эта эффективность приближается к максимуму с использованием устройств на основе кремния; поэтому для преодоления разрыва между увеличением спроса на данные и эффективностью его передачи требуется очень инновационное решение. Это инновационное решение появилось в виде графена, который лучше всего сочетается с ранее существовавшими кремниевыми фотонами благодаря большой оптической модуляции и высокоскоростной работе

Многонациональная совместная команда под руководством Марко Раманьоли из Графенского флагманского партнера Национального межвузовского консорциума по телекоммуникациям (CNIT) провела ряд испытаний, чтобы наблюдать эффективность модулятора на основе графена. Команда увеличила один слой графена за счет химического осаждения из паровой фазы и перенесла его на кремниевую фотонную платформу.

Романьоли выяснил, как « маленький кусок графена был помещен поверх кремния, как липкая лента. Это привело к тому, что результирующий фазовый модулятор работал на любой длине волны, а спектральная эффективность была в десять раз больше, чем у современного кремниевого фазового модулятора »

Этот гибридный фазовый модулятор мог снизить потребление энергии, снизить оптические потери и работать без ошибок на расстоянии до 50 км. Более того, благодаря оптимизации процессов и геометрии устройства полоса пропускания радиочастот может быть увеличена в соответствии с современными высокопроизводительными модуляторами.

С ростом требований к более быстрым и более высоким темпам передачи данных в виде технологий 5G это может быть многообещающим экономичным способом доставки.

С точки зрения клиента y вы хотите смотреть фильмы и другие вещи на мобильных устройствах, но не хотите увеличивать то, что вы платите оператору. Таким образом, это означает, что вы хотите увеличить производительность, пропускную способность, но в то же время вы хотите уменьшить стоимость бит данных. Мы должны найти технологию, которая масштабируется по производительности, но в то же время дешевле . Вот почему мы считаем, что графен – хороший кандидат … Это, как эксперимент, очень просто и очень недорого .

Марко Раманьоли

Эта технология также может сыграть жизненно важную роль в минимизации углеродного следа мобильных технологий, поскольку Даниэль Ноймайер, лидер подразделения 3, основанный на партнере Graphene Flagship AMO GmbH, пояснил: « Системы оптической связи составляют основу всемирную паутину, которая уже сейчас вносит значительный вклад в глобальный след CO 2 . Эта работа демонстрирует, что оптические фазовые модуляторы на основе графена могут стать ключевыми компонентами оптических линий передачи данных, чтобы снизить потребление энергии. Сообщаемая эффективность модуляции, которая является одним из решающих ключевых параметров для общего потребления энергии, уже превосходит обычные модуляторы на основе кремния. Следующим важным шагом для приведения этого устройства к приложениям является интеграция CMOS в шкале. Эта проблема в настоящее время рассматривается ведущими европейскими исследовательскими центрами и компаниями в рамках Графенского флагмана .

Результаты исследования – очень благоприятный старт для использования гибридов графена / графена и кремния в применении телекоммуникаций и передачи данных, где важны фазовые модуляторы

. Фотоники и оптоэлектронные приложения были идентифицированы как имеющие большой потенциал применения с самого начала флагмана. Эта работа демонстрирует, что эта технология является конкурентоспособной и может превзойти уровень техники. Эта работа уже подкрепляет проект копья, ориентированный на канал передачи данных 400 Гбит / с на 2020 год, готовый к интеграции в бизнес-подразделения телекоммуникационных компаний и компаний-поставщиков данных .

Профессор Андреа С. Феррари, научный сотрудник и технический сотрудник Графенского флагмана, а также председатель его группы управления

Source link