它只有1至2厘米！卻能帶來革命性的創新

推動技術發展的從來不是依靠外形的大小，更多時候是需要打破現有的局限，才會有更多新的發現。

光電調製器（Electro-optic modulators）是現代通訊的重要部分，能夠將電腦等計算機器等高速電子訊號轉換為光訊號，並通過光纖傳送。現在人們普遍使用的鈮酸鋰調製器具有整體器材體積大、成本昂貴，且用電量較高的缺點，在日常使用中不夠便利。

不過，現在這個局面將要被打破，一塊只有 1 至 2 厘米的晶元，將在數據傳輸、通訊網路、甚至是量子光學領域為我們帶來革命性的改變。

這塊晶元，便是由香港城市大學（香港城大）、美國哈佛大學以及著名信息科技實驗室諾基亞-貝爾（Nokia Bell）實驗室的專家聯合研製的重要部件：集成鈮酸鋰調製器晶元。它不但比一般的調製器尺寸更小、而且傳輸數據的速度更快、成本也更低，效率也要大大高於一般調製器，還可在超高的電光帶寬（帶寬愈大，能傳輸的數據愈多）及與 CMOS 電壓兼容的架構中運作。

新型調製器（中間紅色部分）比傳統調製器小很多，比一個硬幣還要小，而且能夠以更低的成本更快地傳送數據。（圖片來源: Dr. Wang Cheng and Dr. Zhang Mian）

這項新發明由哈佛大學 Marko Lon?ar 教授的研究組領銜研究，並以《以 CMOS 電壓運作的集成鈮酸鋰調製器》（Integrated lithium niobate electro-optic modulators operating at CMOS-compatible voltages）為題，發表於最新一期的權威期刊《自然》（Nature）上。論文共同第一作者為來自香港城大電子工程學系的助理教授王騁博士。

研究團隊製成的光電調製器最大的突破在於只有1 至 2 厘米長，表面面積甚至比普通的傳統調製器小了約 100 倍！而在數據傳輸方面，這款新研製的調製器的效率遠遠甩開了傳統調製器，數據帶寬由 35 GHz 提升三倍至 100 GHz，大大提高了數據傳輸的速度，並且還有耗電低、光損耗也極低的優點，在將來，這項新發明能夠促進高速、低耗電和成本效益好的通訊網路以及量子光計算的發展。

（a 顯示新研製的可以直接與CMOS相連接的集成鈮酸鋰調製器晶元示意圖； b 顯示需要專門電壓放大器的傳統鈮酸鋰調製器示意圖；c 顯示新研製的鈮酸鋰調製器只需用約 1 伏特電壓；d 顯示集成鈮酸鋰調製器的顯微照片和截面示意圖。圖片來源: 2018, Springer Nature）

另一方面，研究團隊運用先進的納米製造方式，成功縮小了調製器的體積，但是數據傳輸速度高達每秒 210 千兆位（Gbit），比一般調製器的光損耗低 10 倍。

隨著光纖在全球的應用越來越普及，鈮酸鋰調製器的體積、性能、耗電量以及成本效益也變得越來越重要。未來信息及通訊科技業的數據中心會是全球耗電量最大的用戶之一。因此對於數據中心來說，這款新研發的鈮酸鋰調製器的優勢非常關鍵。這次革命性的研究成果也正在逐步商品化，那些用調製器進行遠程傳輸數據的機構將率先體驗到這款新發明的優勢。

那麼，這款鈮酸鋰調製器究竟是使用了什麼製作方式，才能夠在擁有如此迷你身軀的同時，還能夠更快、更有效地傳輸數據？它的運作方式和傳統的調製器又有什麼不同？在未來，它還能夠發揮多大的作用？

相信你心中還有這些疑問

那麼哪裡可以知道這些答案呢？

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