Grafen viser et unikt potentiale til at overgå båndbreddekravene til fremtidig telekommunikation

Forskere inden for Graphene Flagship -projektet, et af de største forskningsinitiativer fra Europa -Kommissionen, viste, at integrerede grafen-baserede fotoniske enheder tilbyder en unik løsning til den næste generation af optisk kommunikation. Forskere i initiativet har demonstreret, hvordan grafens egenskaber muliggør ultrabred båndbreddekommunikation kombineret med lavt strømforbrug til radikalt at ændre den måde, data overføres på tværs af de optiske kommunikationssystemer. Dette kunne gøre grafen-integrerede enheder til nøgleingrediensen i udviklingen af ​​5G, Internet-of-Things (IoT), og Industri 4.0. Resultaterne blev offentliggjort i Naturanmeldelser Materialer og fremhævet på omslaget.

"Da konventionelle halvlederteknologier nærmer sig deres fysiske begrænsninger, er vi nødt til at udforske helt nye teknologier for at realisere vores mest ambitiøse visioner om et fremtidigt netværksforbundet globalt samfund, " forklarer Wolfgang Templ, Afdelingsleder for Transceiver Research hos Nokia Bell Labs i Tyskland, som er en Graphene Flagship-partner. "Graphene lover et væsentligt skridt i ydeevnen af ​​nøglekomponenter til optisk og radiokommunikation ud over ydeevnegrænserne for nutidens konventionelle halvlederbaserede komponentteknologier." Paola Galli, Nokia IP og optiske netværk Medlem af teknisk personale, er enig:"Graphene photonics tilbyder en kombination af fordele for at blive game changer. Vi er nødt til at udforske nye materialer for at gå ud over grænserne for nuværende teknologier og imødekomme fremtidige netværks kapacitetsbehov."

The Graphene Flagship præsenterer en vision for fremtiden for grafen-baseret integreret fotonik, og giver strategier til at forbedre strømforbruget, fremstillingsevne og wafer-skala integration. Med denne nye publikation, Graphene Flagship-partnerne leverer også en køreplan for grafen-baserede fotonikenheder, der overgår det teknologiske krav til udviklingen af ​​data- og telemarkederne drevet af 5G, IoT, og Industri 4.0. "Graphen integreret i et fotonisk kredsløb er en lav pris, skalerbar teknologi, der kan drive fiberlinks ved meget høje datahastigheder, " sagde Marco Romagnoli, fra Graphene Flagship partner CNIT, det nationale interuniversitetskonsortium for telekommunikation i Italien.

Antonio D'Errico fra Graphene Flagship-partner Ericsson Research forklarer, hvordan "grafen til fotonik har potentialet til at ændre perspektivet for informations- og kommunikationsteknologi på en forstyrrende måde. Denne artikel udgivet i Naturanmeldelser Materialer forklarer, hvordan man aktiverer nye funktionsrige optiske netværk. Jeg er glad for at kunne sige, at denne grundlæggende information nu er tilgængelig for alle interesserede over hele kloden."

Dette industrielle og akademiske partnerskab, bestående af virksomheder og forskningscentre i fem forskellige europæiske lande, har udviklet en overbevisende vision for fremtiden for grafen fotonisk integration. Holdet involverer forskere fra CNIT, Ericsson, IMEC, Nokia, Nokia Bell Labs, AMO, ICFO og University of Cambridge. Disse samarbejder er kernen i Graphene Flagship, oprettet af Europa-Kommissionen for at støtte kommercialiseringen af ​​grafen og relaterede materialer indtil 2023. "Graphen-flagskibet er et unikt økosystem, hvor industrielle og akademiske partnere arbejder sammen i en længere periode end et normalt EU-projekt. Denne synergi over en varig periode producerer hidtil usete resultater både inden for videnskab og innovation, "kommenterer Romagnoli.

"Samarbejde mellem industri og akademi er nøglen til udforskningsarbejde hen imod helt ny komponentteknologi. Forskning i denne fase rummer betydelige risici, så det er vigtigt, at akademisk forskning og industriforskningslaboratorier slutter sig til de klareste hoveder for at løse de grundlæggende problemer. Industrien kan give perspektiv på de relevante forskningsspørgsmål for potentiale i fremtidige systemer, " tilføjer Templ fra Nokia Bell Labs. "Takket være en gensidig udveksling af information kan vi derefter modne teknologien og overveje alle kravene til en fremtidig industrialisering og masseproduktion af grafen-baserede komponenter."

"Denne sag er et eksempel på kraften i grafenteknologier til at transformere banebrydende applikationer inden for telekommunikation. Vi begynder allerede at se frugterne af investeringerne i Graphene Flagship, når vi går fra materialudvikling til komponenter og integration på systemniveau, " forklarer Kari Hjelt, Head of Innovation for Graphene Flagship.

Grafenfotonik giver fordele i både ydeevne og fremstilling i forhold til den nyeste teknologi. Graphene kan sikre modulering, detektion og skiftende forestillinger, der opfylder alle kravene til den næste udvikling inden for fremstilling af fotoniske enheder. "Vi stræber efter meget integrerede optiske transceivere, som vil muliggøre ultrahøje bitrater langt over en terabit pr. Sekund pr. Optisk kanal. Disse målrettede systemer vil differentiere sig fra deres halvlederbaserede forløbere ved væsentligt lavere kompleksitet, energispredning og formfaktor går sammen med en højere fleksibilitet og tunerbarhed, "forklarer Templ.

Daniel Neumaier fra Graphene Flagship partner AMO GmbH, også leder af Graphene Flagship Division for Electronics and Photonics Integration, tilføjer:"Optiske kommunikationsforbindelser vil blive mere og mere vigtige i 5G for at understøtte de nødvendige høje datahastigheder på alle noder. Grafenbaserede optiske komponenter integreret på en siliciumplatform vil være i stand til at levere både øget ydeevne og en lavpris produktionsproces , forventes derfor at blive nøglekomponenter i 5G -æraen. "

"Dette papir giver et klart eksempel på, hvorfor en integreret tilgang af grafen- og siliciumbaseret fotonik kan opfylde og overgå de forudsigelige krav til de stadigt stigende datahastigheder i fremtidige telekommunikationssystemer, " siger Andrea C. Ferrari, professor ved University of Cambridge, Videnskabs- og teknologibetjent for Graphene Flagship og formand for dets ledelsespanel. "Fremkomsten af ​​tingenes internet og 5G -æraen repræsenterer unikke muligheder for grafen til at demonstrere sit ultimative potentiale, " slutter han.

Flagens flagskib er et af de største forskningsinitiativer i Den Europæiske Union. Med et budget på €1 mia. det repræsenterer en ny form for led, koordineret forskningsinitiativ i et hidtil uset omfang. Det overordnede mål med flagskibet grafen er at tage grafen og relaterede materialer fra akademiske laboratoriers rige ind i det europæiske samfund, fremme økonomisk vækst og skabe nye arbejdspladser, i løbet af ti år. Gennem et konsortium, der kombinerer næsten 150 partnere, både akademisk og industriel, forskningsindsatsen dækker hele værdikæden, fra materialeproduktion til komponenter og systemintegration, og retter sig mod flere specifikke mål, der udnytter de unikke egenskaber af grafen og relaterede materialer.