世界上最小的電光調製器：更加節能！
背景
今天的創新成果介紹與一種重要的器件相關，它就是電光調製器。說起電光調製器，我們先要了解一種物理現象：電光效應。所謂電光效應是指某些各向同性的透明物質在電場作用下顯示出光學各向異性，物質的折射率因外加電場而發生變化的現象。
電光調製器，就是利用某些電光晶體的電光效應製成的調製器。當把電壓加到電光晶體上時，電光晶體的折射率將發生變化，從而引起通過該晶體的光波特性的變化，實現對光信號的相位、幅度、強度以及偏振狀態的調製。
下圖展示了一種對於光信號相位進行調製的器件，其尺寸較大。
（圖片來源：維基百科）
下圖展示了一種對於光信號強度進行調製的器件，尺寸相對較小。
（圖片來源：維基百科）
未來十年，電子器件發展趨勢包含兩個關鍵點：小尺寸和低功耗。滿足這兩個關鍵指標的電子器件，比較適合工業應用的需要。例如，筆者昨天介紹的新加坡國立大學（NUS）研究團隊開發的新型晶元「EQSCALE」。它正好滿足了這兩項指標，功耗比現有最佳的晶元功耗低20倍，並有望將智能視覺系統的尺寸縮小至毫米範圍。
然而，今天要介紹的電光調製器當然也不例外，恰好再一次體現並順應了這兩個關鍵趨勢。
創新
近日，美國俄勒岡州立大學（OSU ）的研究人員設計並製造出了世界上最小的電光調製器。這項發明意味著數據中心和超級計算機的能將會大幅降低。研究論文發表於《納米快報》（Nano Letters）雜誌。
（圖片來源：OSU）
這項研究是美國國防部多學科大學研究倡議獎項的一部分。Wang 是美國全國從空軍科學研究辦公室獲取五年補助發展降低光電器件功耗技術的六位研究人員之一。
技術
電光調製器在光纖網路中扮演著非常關鍵的角色。就像晶體管作為電信號開關一樣，電光調製器是光信號開關。光通信的信號載體是光線，光線會通過光纖發送出一連串二進位信號，而調製器可以用於打開或者關閉光線。
相對於之前最佳器件來說，這種新型調製器尺寸縮小了10倍，大小如同細菌一般（測量值是0.6微米乘0.8微米），節能卻要高100倍。
材料在這項發明中起到了關鍵作用。為了這項發明，Wang 和他的博士生 Erwen Li 利用了俄勒岡州立大學開發的一項技術：透明導電氧化物材料。他們發明的結構使用了透明導電氧化物柵極取代典型的金屬柵極，將金屬氧化物半導體電容與超緊湊型的光子晶體微腔相結合。
價值
OSU 工學院電氣工程系助力教授 Alan Wang 表示：「目前為止，這是我完成的最振奮人心的研究成果，不僅是由於該器件產生的影響，而且是由於設計和製造方面的挑戰。」
這項設計結合了材料和器件方面的創新，改善了電子和光子之間的交互，讓研究人員可以創建出更小的電光調製器。
關鍵字
光學器件、電光效應、光通信
參考資料
【1】http://news.nus.edu.sg/press-releases/EQSCALE-vision-processing-microchip
※新型低功耗視覺處理晶元：適合超小智能視覺系統和物聯網應用！
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