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科学家发现石墨烯具有卓越的非线性光学性能

2012-08-06 10:53
科技那回事
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  美国哥伦比亚大学一项新研究证明石墨烯具有卓越的非线性光学性能,并据此开发出一种石墨烯-硅光电混合芯片。这种硅与石墨烯的结合,让人们离超低功耗光通信近了一步,让该技术在光互连以及低功率光子集成电路领域具有广泛的应用价值。相关论文发表在《自然•光学》杂志网站上。

  该研究团队由哥伦比亚大学的工程师和新加坡微电子研究所的研究人员组成。他们通过放置一个碳原子厚度的石墨烯薄片,成功将不发生光电或电光转换的无源器件,转化成为一个可发射微波光子信号、对波长进行转换的有源器件。

  器件所具备的非线性光学性能能改变系统参数(如透射比和波长转换)和输入功率水平。团队还发现,在这种由光驱动的混合芯片上存在电子和热响应,能发射出无线电信号,并可通过激光进行调制。在使用不同光学频率对无线电信号进行调制后,石墨烯-硅混合芯片能够产生完美的无线电谐振,且其所需功率比其他科学家用纯硅电路实现的低50倍。

  研究人员称,他们通过将两种电磁场的混合产生了一个新的光频,使用其传输信号时所需能源远低于纯硅电路,并在实验中发现了四波混频现象。这使这种混合结构可成为处理大量光学信号的平台。而直到不久前,使用石墨烯的类似应用还只停留在微米尺度的芯片上,极大限制了这种材料性能的发挥。

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