将光学数据传输速度提高至少10,000倍

抽象的插图。

通过插入一个包含石墨烯的谐振器，可以达到57.8 GHz的脉冲激光重复率。通过将石墨烯直接合成到标准铜（Cu）导线上，克服了制造工艺的局限性。

脉冲激光在短时间内重复发光，好像在闪烁一样。与连续波激光器的强度随时间保持不变相比，它们具有聚焦更多能量的优势。如果将数字信号加载到脉冲激光器中，则每个脉冲可以编码一位数据。在这方面，重复率越高，可以传输的数据量越多。然而，常规的基于光纤的脉冲激光器通常在将每秒的脉冲数增加到高于MHz水平时具有局限性。

韩国科学技术研究院（KIST）宣布，由光电子材料与器件中心的高级研究员Song Yong-Won Song博士领导的研究小组能够产生的激光脉冲的频率至少比其高10,000倍。最先进的技术。通过在飞秒（10-15秒）范围内工作的光纤脉冲激光振荡器中插入一个额外的含石墨烯的谐振器，从而实现了这一目标。通过将这种方法应用于数据通信，有望大大提高数据传输和处理速度。

*共鸣器：通过利用共振现象产生特定频率的波或振动的设备。

石墨烯（Gf）直接在用作直径控制微纤维（DCMFs）的集线器的铜线表面上合成，以形成环形谐振器。Gf层与DCMF物理接触，以实现非线性相互作用，并将损伤降至最低。将不具有环形谐振器的常规Gf锁模方案与所提出的方案进行了比较。另外，描述了对多通道操作的可伸缩性。

KIST研究小组指出，激光的波长和强度随时间变化的特性是相关的（**傅立叶变换）。如果将谐振器插入激光振荡器，则周期性地过滤脉冲激光的波长，从而修改激光强度变化的模式。在此背景研究的基础上，Song首席研究员合成了石墨烯，该石墨烯具有吸收和消除弱光的特性，并且仅通过使强光进入谐振器即可放大强度。这允许以高速率精确地控制激光强度变化，因此可以将脉冲的重复率提高到更高的水平。

**傅里叶变换：一种将信号分解为频率分量的数学技术。换句话说，如果时间的函数（信号）被傅立叶变换，则该函数变为频率的函数。

韩国科学技术大学光电材料与器件中心的宋永元博士。

此外，通常将石墨烯合成到催化金属的表面上，然后将产物与催化剂分离并转移到所需基材的表面上。在该方法中，通常存在石墨烯被损坏或引入杂质的问题。前述的KIST研究团队通过在石墨铜的表面直接直接形成石墨烯来解决制造过程中效率降低的问题，该铜易于获得，并用光纤进一步覆盖该铜以用作谐振器。

结果，有可能获得57.8 GHz的重复率，从而克服了脉冲激光器在重复率方面的限制，通常限制为MHz。另外，利用石墨烯的特性，使得当吸收激光时会局部产生热量，通过向器件施加额外的激光来调节石墨烯谐振器的特性。

KIST的研究员Seong-Jae Lee说：“在当前的情况下，对数据流量的需求呈指数增长，超快脉冲激光器以超高速运行并具有允许的调谐特性，有望提供一种新的方法来适应应对这种快速变化的数据处理方案。”负责这项研究的首席研究员宋先生补充说：“我们期望基于谐振器和石墨烯的超快脉冲激光器的开发将使我们在基于纳米材料的光学信息设备领域的技术开发和相关市场中处于领先地位。”

参考：Sungjae Lee和Song Yong-Won Song于2020年11月2日在ACS Nano.DOI上发表的文章《石墨烯自锁相器形成于用于57.8吉赫兹光纤脉冲激光器的环形谐振器的铜线集线器周围》。
10.1021 / acsnano.0c07355

作为KIST机构研发计划的一部分，这项研究是在科学与信息通信技术部（MSIT）的资助下进行的。这项研究的结果发表在最新一期的ACS Nano（IF：14.588，在JCR中排名前5.25％），这是纳米技术领域的国际期刊。