超快脉冲激光提高数据传输速度

北京1月24日电 据《物理学家组织网》年的一篇最新报道，韩国科学技术研究所(KIST)研制的超快脉冲激光器，频率比目前最先进的脉冲激光器高1万倍。这是通过在飞秒(10-15秒)范围内工作的光纤脉冲激光振荡器中插入一个含有石墨烯的附加谐振器来实现的。将该方法应用于数据通信，有望大大提高数据传输和处理速度。

脉冲激光在短时间内反复发光，仿佛在闪烁。它的优点是比CW激光聚焦的能量多，后者的强度随时间保持不变。如果数字信号被加载到脉冲激光器中，每个脉冲可以编码一位数据。重复率越高，可以传输的数据越多。然而，传统的基于光纤的脉冲激光器在将每秒脉冲数增加到高于100兆赫的水平时通常有局限性。

KIST光电材料与器件中心的研究人员指出，随时间变化的激光波长和强度特性是相关的(傅里叶变换)。如果将谐振器插入激光振荡器，可以周期性地过滤脉冲激光的波长，从而改变激光强度变化的模式。在此研究基础上，研究人员合成了石墨烯，石墨烯具有吸收和消除弱光的特性，仅通过让强光进入谐振腔就可以放大强度。这使得能够以高速率精确控制激光强度的变化，从而将脉冲重复率提高到更高的水平。

石墨烯通常在催化金属表面合成，然后将产物从催化剂上分离出来，转移到所需基底的表面。在这个过程中，石墨烯被破坏或引入杂质。研究人员通过在容易接触的铜线表面直接形成石墨烯，并进一步用光纤覆盖铜线作为谐振器，解决了制造过程中效率低的问题。结果表明，这种新型激光器可以达到57.8兆赫的重复频率，从而克服了脉冲激光在重复频率上的局限性。

据研究人员称，在目前的情况下，对数据流量的需求呈指数级增长。基于谐振器和石墨烯的超快脉冲激光器工作在超高速，具有调谐特性，有望提供一种新的方法来适应快速变化的数据处理要求。

石墨烯只有一层碳原子，是当今热门的二维材料。这种材料相当“优秀”:比表面积最大的材料，目前已知最强的材料，延展性和柔韧性最强的晶体，热导率打破现有记录……石墨烯凭借其优势，在电池、新型半导体、服装、过滤材料等诸多领域得到了广泛应用。新研制的超快脉冲激光器频率提高了数万倍，光电性能优异的石墨烯是幕后的重要贡献者。