近日消息，Graphene Flagship項(xiàng)目中的研究人員工作成果表明基于石墨烯的集成光子器件為下一代光通信提供了獨(dú)特的解決方案。研究人員已經(jīng)證明石墨烯可以實(shí)現(xiàn)超寬帶通信以及低功耗，從根本上改變數(shù)據(jù)在光通信系統(tǒng)中的傳輸方式。這可能使石墨烯集成設(shè)備成為5G，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和工業(yè)4.0發(fā)展的關(guān)鍵因素。研究結(jié)果發(fā)表在Nature Reviews Materials上，并在封面上突出顯示。

“隨著傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)正在接近其物理限制，我們需要探索全新技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)我們對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)化全球社會(huì)最雄心勃勃的愿景，”德國(guó)諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室收發(fā)器研究部門負(fù)責(zé)人Wolfgang Templ解釋說(shuō)，他們是石墨烯旗艦的合作伙伴之一。 “石墨烯有望在光學(xué)和無(wú)線電通信的關(guān)鍵部件性能方面邁出重要一步，超越當(dāng)今傳統(tǒng)半導(dǎo)體元件技術(shù)的性能極限?！?諾基亞IP和光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員Paola Galli對(duì)此表示贊同：“石墨烯光子學(xué)提供了一系列優(yōu)勢(shì)，可以成為改變游戲規(guī)則的人。我們需要探索新材料，超越現(xiàn)有技術(shù)的限制，滿足未來(lái)的容量需求網(wǎng)絡(luò)”。

Graphene Flagship的最新論文展示了基于石墨烯的集成光子學(xué)的未來(lái)愿景，并提供了改善功耗，可制造性和晶圓級(jí)集成的策略。 與此同時(shí)，Graphene旗艦合作伙伴還為基于石墨烯的光子器件提供了一個(gè)路線圖，超越了由5G，物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)通信和電信市場(chǎng)發(fā)展的技術(shù)要求。“集成在光子電路中的石墨烯是一種低成本，可擴(kuò)展的技術(shù)，可以以非常高的數(shù)據(jù)速率運(yùn)行光纖鏈路，”來(lái)自意大利國(guó)家電信聯(lián)盟電信聯(lián)盟的Graphene旗艦合作伙伴CNIT的Marco Romagnoli說(shuō)。

來(lái)自Graphene Flagship合作伙伴Ericsson Research的Antonio D'Errico解釋了“石墨烯對(duì)于光子學(xué)有可能以顛覆性的方式改變信息和通信技術(shù)的前景。本文發(fā)表在Nature Reviews Materials上，解釋了如何啟用新的功能豐富的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)。 我很高興地說(shuō)，這些基本信息現(xiàn)在可供全球任何感興趣的人使用。

這個(gè)由五個(gè)不同歐洲國(guó)家的公司和研究中心組成的工業(yè)和學(xué)術(shù)合作伙伴關(guān)系已經(jīng)為石墨烯光子集成的未來(lái)發(fā)展了一個(gè)引人注目的愿景。該團(tuán)隊(duì)涉及CNIT，愛立信，IMEC，諾基亞，諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室，AMO，ICFO和劍橋大學(xué)的研究人員。這些合作是石墨烯旗艦的核心，由歐洲委員會(huì)設(shè)立，以支持石墨烯和相關(guān)材料的商業(yè)化，直到2023年?！笆┢炫炇且粋€(gè)獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，工業(yè)和學(xué)術(shù)合作伙伴在一起工作的時(shí)間比一個(gè)正常的歐盟項(xiàng)目。這種持久的協(xié)同作用在科學(xué)和創(chuàng)新方面產(chǎn)生了前所未有的結(jié)果，“羅馬尼奧利評(píng)論道。

“行業(yè)和學(xué)術(shù)界之間的合作是探索全新組件技術(shù)的關(guān)鍵。這一階段的研究具有重大風(fēng)險(xiǎn)，因此學(xué)術(shù)研究和行業(yè)研究實(shí)驗(yàn)室加入最聰明的思維來(lái)解決根本問題是非常重要的。行業(yè)可以給予視角 關(guān)于未來(lái)系統(tǒng)潛力的相關(guān)研究問題，“諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室的Templ補(bǔ)充道?！坝捎谙嗷ソ粨Q信息，我們可以使技術(shù)成熟，并考慮未來(lái)工業(yè)化和石墨烯基組件大規(guī)模生產(chǎn)的所有要求。”

“這個(gè)案例體現(xiàn)了石墨烯技術(shù)在電信領(lǐng)域應(yīng)用前沿應(yīng)用的強(qiáng)大功能。在從材料開發(fā)轉(zhuǎn)向組件和系統(tǒng)級(jí)集成時(shí)，我們已經(jīng)開始看到石墨烯旗艦投資的成果，”創(chuàng)新負(fù)責(zé)人Kari Hjelt解釋道。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，石墨烯光子學(xué)在性能和制造方面都具有優(yōu)勢(shì)。石墨烯可以確保調(diào)制，檢測(cè)和開關(guān)性能，滿足光子器件制造下一步發(fā)展的所有要求。

“我們的目標(biāo)是高度集成的光學(xué)收發(fā)器，這將使每個(gè)光學(xué)通道的超高比特率超過(guò)每秒1太比特。這些目標(biāo)系統(tǒng)將通過(guò)大幅降低復(fù)雜性，能量耗散和外形尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)與基于半導(dǎo)體的前端系統(tǒng)的區(qū)別。更高的靈活性和可調(diào)性，“Templ解釋道。

來(lái)自Graphene旗艦合作伙伴AMO GmbH的Daniel Neumaier也是電子和光子集成石墨烯旗艦部門的領(lǐng)導(dǎo)者，他補(bǔ)充說(shuō)：“光學(xué)通信鏈路在5G中將變得越來(lái)越重要，以支持所有節(jié)點(diǎn)所需的高數(shù)據(jù)速率?；谑┘稍诠杵脚_(tái)上的光學(xué)元件將能夠提供更高的性能和低成本的生產(chǎn)工藝，因此有望成為5G時(shí)代的關(guān)鍵部件。

“這篇論文清楚地說(shuō)明了為什么石墨烯和硅基光子學(xué)的綜合方法能夠滿足并超越未來(lái)電信系統(tǒng)中不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)速率的可預(yù)見要求?！贝髮W(xué)教授Andrea C. Ferrari說(shuō)。劍橋石墨烯旗艦科技官員及其管理小組主席?！拔锫?lián)網(wǎng)和5G時(shí)代的到來(lái)為石墨烯展示其最終潛力提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)，”他總結(jié)道。

石墨烯旗艦是歐盟最大的研究計(jì)劃之一。它的預(yù)算為10億歐元，是一種前所未有的新型聯(lián)合協(xié)調(diào)研究計(jì)劃。石墨烯旗艦的總體目標(biāo)是將石墨烯和相關(guān)材料從學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域帶入歐洲社會(huì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)并在十年內(nèi)創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì)。 通過(guò)一個(gè)由近150個(gè)學(xué)術(shù)和工業(yè)合作伙伴組成的聯(lián)盟，研究工作涵蓋整個(gè)價(jià)值鏈，從材料生產(chǎn)到組件和系統(tǒng)集成，并針對(duì)利用石墨烯和相關(guān)材料的獨(dú)特屬性的幾個(gè)特定目標(biāo)。