韓國研發出超快脈沖激光器 有望大大提高數據傳輸和處理速度

據《物理學家組織網》近日報道，韓國科學技術研究院(KIST)研發出的超快脈沖激光器產生的頻率要比目前最先進的脈沖激光器高出1萬倍。這是通過將包含石墨烯的附加諧振器插入到工作在飛秒范圍內的光纖脈沖激光振蕩器中實現的。將該方法應用于數據通信有望大大提高數據傳輸和處理速度。

脈沖激光在短時間內重復發光，好像在閃爍一樣。其優點是比連續波激光器聚焦更多的能量，后者的強度隨時間保持不變。如果將數字信號加載到脈沖激光器中，則每個脈沖可以編碼一位數據。重復率越高，可以傳輸的數據量越多。然而，常規的基于光纖的脈沖激光器通常在將每秒脈沖數增加到高于兆赫茲水平時具有局限性。

KIST光電子材料與器件中心研究人員指出，隨時間變化的激光波長和強度特性是相關的(傅里葉變換)。如果將諧振器插入激光振蕩器，則可周期性地過濾脈沖激光的波長，從而修改激光強度變化的模式。在此研究的基礎上，研究人員合成了石墨烯，該石墨烯具有吸收和消除弱光的特性，并且僅通過使強光進入諧振器即可放大強度。這使高速率精確控制激光強度變化得以實現，從而將脈沖的重復速率提高到更高的水平。

通常將石墨烯合成到催化金屬的表面，然后將產物與催化劑分離并轉移到所需基材的表面上。在該過程中，存在石墨烯被損壞或引入雜質的問題。研究人員通過在易于獲取的銅線表面直接形成石墨烯，并進一步用光纖覆蓋銅線作為諧振器，解決了制造過程中效率降低的問題。研究結果表明，新激光器可獲得57.8GHz的重復率，從而克服了脈沖激光器在重復率方面的限制。

研究人員表示，在當前情況下，對數據流量的需求呈指數增長，基于諧振器和石墨烯的超快脈沖激光器以超高速工作并具有允許的調諧特性，有望提供一種新的方法來適應快速變化的數據處理要求。

總編輯圈點

石墨烯，僅由一層碳原子構成，是當今炙手可熱的二維材料。這種材料相當“優秀”：比表面積最大的材料，目前已知最堅固的材料，延展性和柔韌性最強的晶體，導熱性打破已有紀錄……憑借渾身優勢，石墨烯在電池、新型半導體、服裝、過濾材料等多種領域的應用風生水起。最新研發的超快脈沖激光器，頻率提升上萬倍，具有卓越光電特性的石墨烯正是重要的幕后功臣。

(馮衛東)