在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上发表的一篇文章中,巴斯大学和埃克塞特大学石墨烯科学中心的研究人员首次证明,利用石墨烯实现的超短光学响应时间有望为电信领域带来革命性的变革。

每天,海量信息通过光纤、光电探测器和激光器等光电器件进行传输和处理。信号由红外波长的光子发送,并由光开关进行处理,光开关将信号转换为一系列光脉冲。

光开关的响应速度通常为几皮秒——约万亿分之一秒。通过这项研究,物理学家观察到,仅由几层石墨烯构成的光开关的响应速度约为一百飞秒——比现有材料快近百倍。

石墨烯仅有一个原子厚,却极其坚固。科学家们曾表示,要刺穿一张纸,需要一头大象踩在铅笔上。这种被称为“神奇材料”的石墨烯,以其强度高、重量轻、柔韧性好、导电性强和成本低廉而闻名,如今有望进入市场,显著提升电信领域的性能。

首席研究员恩里科·达·科莫博士在评论该报告的主要发现时表示:“我们仅使用几层石墨烯就实现了超快的光学响应速度,这为开发基于石墨烯的高速光电元件提供了令人兴奋的应用前景。这种快速响应发生在电磁波谱的红外区域,目前医疗、电信和安防等领域正在开发许多相关应用,这些应用对我们的社会有着深远的影响。”
巴斯石墨烯科学中心联合主任西蒙·本丁教授补充道:“我们对石墨烯的研究越深入,就越发现它卓越的性能。这项研究表明,石墨烯还具有独特的光学特性,有望在新的领域找到重要的应用。”
从长远来看,这项研究还有望推动基于石墨烯的量子级联激光器的发展。量子级联激光器是一种半导体激光器,可用于污染控制、安防和光谱学等领域。几层石墨烯可能成为这种令人兴奋的应用的独特平台。

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