苏黎世瑞士联邦理工学院

苏黎世联邦理工学院ETH

苏黎世联邦理工学院，又叫做瑞士联邦理工学院，一般称作ETH，位于瑞士金融中心苏黎世，现在的欧洲大陆第一名校，在各个大学排行榜排名欧洲大陆国家第一，进入全世界前十的高校，在整个欧洲也仅次于剑桥和牛津。

由于苏黎世联邦理工学院在欧洲大陆多次排名第一，也是除英伦三岛外欧洲地区排名最高的大学之一，很多时候也被称为“欧陆第一名校”。

苏黎世联邦理工学院成立于1854年，由瑞士政府直接管理，最初目的是为了培养工程师和科学家。直到1969年，它仍然是瑞士唯一一所国际性大学，联邦理工学院是属于瑞士联邦政府仅有的两所大学之一，另外一所是洛桑联邦理工，其余的大学是属于州级大学，今天瑞士一共有12所公立大学。

1854年成立之初，主要由六个学院组成，当时ETH和更早的苏黎世大学同处在苏黎世大学的建筑中，在自由主义和保守主义关于州对于学校还是联邦对于学校的领导争论中，在20世纪初，苏黎世联邦理工重新组成一个真正的大学，获得了博士学位授予权，1909年颁发了第一批博士学位。

苏黎世联邦理工也是当初爱因斯坦就读的大学，1896年爱因斯坦考入了瑞士联邦理工，1900年从这里毕业走向世界。今天，苏黎世联邦理工共有来自120多个国家和地区的200600名学生，包括4000名博士，教授500人，学校员工9200人，校友和教师中共有21名诺贝尔奖获得者，2为菲尔兹奖获得者，2019年，世界大学排名中THE排行榜第11名，QS大学排行榜世界第7名，ARWU世界排名第19.

苏黎世联邦理工学院把自己定位为一个融入国际学术界和这个国家的机构，希望保持多方面的原则：实现创造力、提升个人能力和责任感、教学和研究相结合、传播知识、维护生活的可持续性，在大学的三大功能中，苏黎世联邦理工坚持教学第一，科研第二，知识的转移第三的顺序，坚守自己的理念。

苏黎世联邦理工学院现有16个系

建筑与土木工程领域

主要是两个系：一是建筑系，苏黎世联邦理工的建筑系也是世界上最负盛名的建筑流派，建筑系一共有7个研究所，分别是设计与建筑研究所、建筑史理论研究所、历史古迹与建筑研究所、建筑技术研究所、城市发展研究所、当代城市研究所、景观设计研究所。联邦理工的建筑系一直综合实力排名全球前五水平，建筑构造与建筑设计紧密的结合是其教学特点之一。

苏黎世联邦理工学院建筑系是欧洲最重要的建筑学院之一，以高水准的教学和研究著称。其建筑教育受益于学术传授和建造实践之间的密切互补。而研究则主要关注广义的建筑环境问题，尤其是未来城市、能源、气候变化以及可持续等课题。十九世纪五十年代建筑系主任桑珀在苏黎世联邦理工学院就职期间完成的著作《技术与建构艺术中的风格》，至今仍在整个建筑理论界发挥着重要作用，持续地影响着一代代ETH建筑系学生。其著名的“表皮”理论（Bekleidungstheorie）经由著名建筑师赫尔佐格和德梅隆(Herzog & de Meuron) 的进一步演绎，在上个世界末的几十年里再一次影响了整个建筑界。

二是建筑、环境和地理信息系，包括三个本科专业（土木工程、环境工程、测绘与规划）和四个硕士专业（土木工程、环境工程、测绘与规划、空间发展和基础设施系统），该系的研究所包含了研究所建筑和基础设施管理（IBI）、静力学与设计（IBK）、建筑材料（IfB）、大地测量学和摄影测量学（IGP）、岩土工程（IGT）、环境工程（IfU）、地图学与地理信息学（IKG）、空间与景观发展（IRL）、运输规划和运输系统（IVT）、水利工程，水文学，冰川学（VAW）

工程领域

在工程领域有5个系，一是生物科学与工程系，二是计算机科学系，三是信息技术与电气工程系，四是机械工程系，五是材料系。在工程及技术领域总体排名欧洲第二，仅次于剑桥的最好大学。

理科领域

在理科基础领域，偏向于基础学科的4个系，一是生物系，生物工程学一般排在第十样子；二是化学与应用生物科学系，在化学方面，苏黎世联邦理工也是十几名的样子，有时候排名不及洛桑联邦理工，三是数学系，苏黎世联邦理工的数学系能够跻身全球前十，毕竟在数学领域美国的普林斯顿、哈佛、麻省理工、伯克利和斯坦福甚至纽约大学，法国的巴黎六大、巴黎高师，英国的牛津、剑桥都是强校；四是物理系，在物理方面，苏黎世联邦理工也是能够挤入前十，仅次于与美国和英国的强校。

从这些基础学科可以看出，苏黎世联邦理工在物理、化学、数学和生物几大学科都保持了很强的实力，基础学科的实力也是保证一所一所大学在世界排名的关键。

自然科学领域

在自然科学领域，则有3个系，一是地球科学系，在QS2018学科排行中，苏黎世联邦理工的地球科学与海洋学科排名第一，展现了强大的实力，该系有三个研究所地质研究所、地球化学与岩土研究所、地球物理研究所，整个系有17个教授席位；

二是健康科学与技术系，包含了食品科学与营养健康、生物力学、人体运动、转化医学、神经科学等一系列演技所。三是环境科学与技术系，有6个研究所组成，农业科学研究所、大气与气候研究所、生物化学与污染研究所、综合生物学研究所、陆地生态系统研究所以及环境决策研究所，2017QS环境科学排名中，苏黎世联邦理工学院的环境科学排名第六，2018年软科的大气科学排名中，苏黎世联邦理工的大气科学排名第五。

管理和社会科学领域

在管理和社会科学领域，主要有人文、社会和政治科学系和管理技术和经济系，作为一所理工类大学，人文学科并非学校强项，两个系也是整个学校的人文社科的全部，其中人文、社会和政治科学系包含了行为科学、政治学、知识人文学（一个研究领域一个教授席位）以及法律和经济，整个系只有25位教授。

所以，从专业实力来看，苏黎世联邦理工在地球与海洋科学领域多年第一，自然科学领域排名前十，工程技术领域最高排名第五，仅次于麻省理工、斯坦福、剑桥、新加坡国立大学。当然，在德语国家中，苏黎世联邦理工的自然科学、计算机科学和工程技术都排名第一。

在国际化方面，苏黎世联邦理工也是非常成功的大学之一。2017年，泰晤士高等教育大学将该校列为全球国际化程度最高的大学。学校目前共有超过11 000名教职员工，其中52%来自瑞士之外的其他国家及地区。

2008——2017年间，这一比例增长了10%。在此10年期间，外籍教授、助教等教学人员的占比超过65%，一直保持在非常高的水平。从国籍分布来看，2015年ETH的外籍教职员工中，有35%来自德国，38%来自德国以外的欧盟，27%来自欧盟以外的其他国家；2017年，德国籍员工占比降至32%，德国以外的欧盟及非欧盟国家的员工占比分别至40%与28%。

国际化其实是在国际排名中占据一个重要指标，纵观国际四大排行榜，考虑的指标一般包括科研产出（论文的引用和发表数量）、人才培养（有没有培养出获得诺贝尔或者菲尔兹级别的人才）、师资力量、科研经费、生师比、国际化（国际论文、留学生、教师国际化等），所以中国内地的大学始终在这些方面不占优势。

瑞士的两所联邦理工都非常有名，今天介绍了一下苏黎世联邦理工，下次找资料介绍一下洛桑联邦理工。

在作者很早之前研究世界大学排名的时候，在世界前十名校里面便看到一个不那么出名的名字——苏黎世联邦理工学院，位于瑞士苏黎世。瑞士是一个欧洲的发达国家，全国划分为26个州。瑞士北邻德国，西邻法国，南邻意大利，东邻奥地利和列支敦士登。全境以高原和山地为主，有“欧洲屋脊”之称。

1815年维也纳会议确认瑞士为永久中立国。此后瑞士从未卷入过任何形式的战争。1848年制定宪法，设立瑞士联邦委员会，成为统一的联邦制国家。在两次世界大战中均保持中立。但同时也参与国际事务，许多国际性组织的总部都设在瑞士。这一中立政策也对苏黎世联邦理工学院的蓬勃发展打下了坚实的基础。

苏黎世联邦理工学院（ETH）是享誉全球的世界顶尖研究型大学，连续多年位居欧洲大陆高校翘首，享有“欧陆第一名校”的美誉，在QS2019世界大学综合排名中列世界第7；2018年Times 世界大学综合排名中列世界第10位。ETH是德语区高校之最，在全世界范围与英语教学下的美国麻省理工学院在理工学科方面享有同样崇高的声誉。截止2017年，学院的校友、教授和研究人员中，共有包括爱因斯坦在内的32位诺贝尔奖得主。

作为常年排名各大大学排行榜前20的ETH，其历史沿革也是非常奇妙。ETH于1854年成立，并于1855年开始作为一个技术专科学校授课。苏黎世联邦理工学院最开始是一所联邦大学，直属于瑞士联邦政府。建立联邦制大学的决定在当时受到了很大程度的打压，自由派人士向政府施压希望建立“联邦大学”，而保守派人士希望所有的大学都以州为单位。1905年到1908年间，在时任瑞士总统Jérme Franel的协助下，ETH改组成为一所真正的大学并有权利赋予博士学位。1911年被赋予现有的名称“Eidgenssische Technische Hochschule”。

作为欧洲乃至世界实力最强的理工学院之一，苏黎世联邦理工学院被投入的资源也是瑞士之最。瑞士政府特别重视高等教育和科研，认为人才是瑞士所拥有的唯一资源ETH便拥有80个研究所、实验室，拥有509位教授。瑞士联邦理工学院2016年的教育经费是17.68亿瑞士法郎，其中12.89亿是联邦政府拨款，4.09亿是第三方捐赠，0.7亿是自我盈利。ETH院内设置有5大类的16个院系：建筑类，工程科学类，自然科学、数学类，系统化科学类和管理及社会科学类，其中以建筑、工程科学、自然科学为最强项。

ETH的申请条件也是非常的严格，本科要求已取得中国政府认可的大学的相关专业的本科录取通知书，再通过苏黎世联邦理工学院的小录取考试（考试科目为:数学I、数学II、生物、化学、物理）。如果学生没有在中国相关专业的大学录取通知书，则必须通过苏黎世联邦理工学院的大录取考试。其中理科考试科目为：数学I、数学II、生物、化学、物理；文科考试科目为：德语、第二外语(法语、英语、意大利语和西班牙语中选一)、历史和地理。苏黎世理工学院对母语非德语的申请学生有如下的语言要求：在以德语为教学语言的学校读书8年以上或者毕业于德语为教学语言的高校，可免德语考核，否则要出示认可的语言证书，如德福4x4以上等。

苏黎世联邦理工学院走出来的知名中国校友不少中国学子迈出国门求学，并取得了非常傲人的成就。今天我们就来盘点一下游学苏黎世联邦理工学院的知名人物吧~

周培源著名流体力学家、理论物理学家、教育家和社会活动家周培源，江苏省宜兴县人。著名流体力学家、理论物理学家、教育家和社会活动家。1924年周培源毕业于清华学校，1927年在美国加利福尼亚州理工学院学习，获博士学位。1929年，赴瑞士苏黎世高等工业学校，在S.泡利教授领导下从事量子力学研究。1929年回国后任清华大学物理系教授。

汤德全矿山机电专家和教育家汤德全，矿山机电专家和教育家，学科奠基人。主持创建了我国高校第一个矿山机电专业，为培养矿山机电人才奠定了基础；负责创建了北京市第一个液压件车间和粉末冶金研究所；把机电一体化、智能化等技术引用到煤炭工业，为建立先进的试验检测装置做出了贡献。曾在瑞士苏黎世联邦工业大学动力机械系学习。获得瑞士联邦动力机械专业学位工程师学位。

李静海中国科学院副院长李静海，现任中国科学院副院长、党组成员，中国科学技术学会副主席（兼）。1982年，毕业于哈尔滨工业大学热能工程专业；1984年，获哈尔滨工业大学硕士学位；1987年，在中国科学院化工冶金研究所获博士学位，后赴美国纽约城市大学化工系和瑞士联邦理工学院机械系做博士后研究；1990年，回国后在中国科学院过程工程研究所工作。

吴启迪智能控制专家，教授，博士生导师吴启迪，清华大学自动控制专业硕士学位，瑞士联邦苏黎世理工学院电子工程博士学位。智能控制专家，教授，博士生导师。1978年9月加入中国共产党，是中共第十六届中央候补委员。曾任中华人民共和国教育部副部长，同济大学校长等职；是中国第一位经民主推举产生的大学校长。

许靖华旅欧国际知名科学家许靖华，旅欧国际知名科学家，1929年6月28日生于江苏南京，祖籍安徽歙县许村。瑞士联邦理工大学教授。美国国家科学院、地中海科学院、台湾中央研究院院士。在地质学、海洋学、地球物理学、环境科学等领域卓有建树。作者：onliness1

瑞士有法语区，德语区和意大利语区，看看你心仪的学校是哪一个。

1、苏黎世联邦理工学院

苏黎世联邦理工学院（又名瑞士联邦理工学院，德语名 Eidgenssische Technische Hochschule Zürich，简称ETH Zürich）

坐落于瑞士苏黎世，是享誉全球的世界顶尖研究型大学，连续多年位居欧洲大陆高校翘首，享有“欧陆第一名校”的美誉。

在2019年QS世界大学综合排名中列世界第7。

与法语区的洛桑联邦理工学院是姊妹院校。它们是与美国麻省理工学院齐名的著名学府

该校现有来自于一百多个国家的两万六千名师生分布于16个系，教研领域涵盖建筑学、工程学、数学、自然科学、社会科学和管理科学，截止06年诞生了包括爱因斯坦在内的21位诺贝尔奖得主，是目前世界大学获诺贝尔奖人数最多的学校之一。

2、洛桑联邦理工学院

瑞士联邦理工学院(洛桑) ，又名洛桑联邦理工学院，成立于1969年，是一所世界顶尖的理工院校。

学校位于瑞士的法语区洛桑，与德语区的苏黎世联邦理工学院是姊妹院校。两所院校以及相应研究机构共同组成了瑞士联邦理工学院，直接由联邦政府管理。

在工程科技领域享有极高的声望。 其中，工程技术和自然科学领域分别列世界第12位和第11位。

3、苏黎世大学

苏黎世大学，坐落于瑞士第一大城市苏黎世，是世界著名的州立研究型大学，欧洲研究型大学联盟成员。

该校成立于1833年，经过180多年的洗礼，如今已成为瑞士规模最大、实力最强的综合大学。

包括第一届诺贝尔物理学奖得主伦琴、"世纪伟人"爱因斯坦，干扰素的共同发现者让.林登曼等在内的12名诺贝尔奖得主都曾在此学习或工作过。苏黎世大学是德语区乃至欧洲最具活力的大学之一，在很多领域都享有盛名。

该校共分为7个学院：神学院、法学院、经济学院、医学院、兽医学院、文哲学院、数学-自然科学院。苏黎世大学在分子生物学、大脑研究和人类学等领域具有开拓性的研究实力。

尤其在医学、免疫学、遗传学、神经科学、结构生物学及经济学等领域位于世界领先水平。

语言要求

申请英文授课硕士项目不需要提交德语能力证明。英语最低语言要求为C1级(根据欧洲共同语言参考标准，CEFR)。

大四在读以上相关专业本科学历，英语授课的硕士专业要求托福100分以上或雅思7，（经济管理学、信息学、数学专业要求英语语言能力）

德语语言能力证明(注：德福每科成绩达3分)

4、日内瓦大学

日内瓦大学是位于瑞士法语区日内瓦州的一所公立大学，规模仅次于苏黎世大学排在瑞士第二位。

前身是1559年约翰·加尔文建立的日内瓦学院。作为一所神学院，这里主要教授修辞学、辩证法、希伯来语和古典希腊语，在欧洲宗教改革期间获得广泛声誉。

经过启蒙时代，其学科领域逐渐扩展，1873年建立医学系后，正式更名为大学。作为世界百强大学之一，日内瓦大学享有国际声誉，是集合了欧洲12所最优秀的研究型大学的欧洲研究型大学联盟以及科英布拉集团的成员。 此外日内瓦大学还设有全球历史最为悠久和教学水平最高的翻译学院之一——日内瓦高级翻译学院(ETI）。

语言要求

法语证书

5、巴塞尔大学

巴塞尔大学成立于1460年，是瑞士最古老的大学。

巴塞尔大学有950名教师，其中300名教授，女教师占10%，巴塞尔大学的生化系居世界领先地位。曾在巴塞尔大学任教的化学家TadeusReichstein于1933年发现了维他命C，并于1950年获得诺贝尔医学奖，1978年微生物学家WernerArber获得了同样的荣誉。现有8000名学生，每年有700名学生毕业。

巴塞尔大学不是全科目大学（例如：没有建筑，工程师，农业和信息学科目）。

但外国留学生如果没有瑞士长久居留权不允许在瑞士任何一所大学学习医学。

6、洛桑大学

洛桑大学，瑞士历史最悠久的大学之一，距今已有470多年的历史。

学校学术氛围浓厚，与洛桑联邦理工学院一起，形成致力于教学和科学研究的高等权威学府，是世界著名的综合性院校。

位于西南部沃州的洛桑市，瑞士法语区中心地区，地理位置十分优越。获得中国教育部认证。该校前身是成立于1537年的Schola Lausannensis，首要任务是为教堂培养神职人员。是当时拥有全国惟一的法语新教神学院。1890年升格为大学。

洛桑大学现有7个学院，具体为：神学与宗教研究学院、法律与司法学院、艺术学院、社会与政治科学学院、工商与经济学院（又名：洛桑高等商学院（HEC Lausanne））、地球科学与环境学院、生物学院和医学院。商科、法律与犯罪学、生物学、医药学、地理学、环境学等学科是洛桑大学实力较强的学科。

语言要求

雅思、托福，拥有法语B1级证书，否则须通过洛桑大学语言考试（语言考试在硕士项目预科学年进行）

7、伯尔尼大学

伯尔尼大学创建历史可以追溯到十六世纪早期建立的神学院，当时建校的目的是为宗教改革培养清教徒牧师。

伯尔尼位于法语区与德语区的交界处，语言以德语为主，但也讲法语。

学校在建校时拥有3位教授，到十七世纪末拥有6位教授。到十八世纪学校在人文和神学领域一直处于统治地位。

伯尔尼大学1528-1805： 从神学院到大学院在启蒙运动开始之初，建立起了法学和数学教育。1805年伯尔尼政府改革整个高等教育体系，学校从原先的神学院扩展为拥有四个系的大学院，至此学校不仅培养牧师同时为社会输送律师和医师（包括内科学和兽医学），其中哲学系（包括人文和自然科学）为其他三个系提供基础教育。

语言要求

德文。要求通过德国歌德学院高级德文水平考试(ZOP、DSH、KDS或GDS)。不符合德文水平要求的申请者，必须参加的德文考试。伯尔尼大学只给客座学生提供德文培训班。德文学习和考试可在瑞士弗里堡预科班进行。

8、圣加仑大学

圣加仑大学圣加仑大学成立于1898年5月25日，是一所以经济、金融、法律和社会学为主的综合性大学。

圣加仑大学提供本科、硕士和博士层次的高等教育，其主要授课语言为德语，同时也开设了部分英语授课的专业。学校的管理学硕士项目（Master in Management）在2014年Financial Times的全球管理学硕士排名中列1位。

圣加仑大学商学院在2015年的欧洲商学院排名中列第4位。圣加仑大学是一所以经济、法律和社会学为主的综合性大学。成立于1898年，属于欧洲最有名的经济大学之一。目前圣加仑大学在校学生人数为6000多人，学有30个研究所。圣加仑大学提供本科、硕士和博士层次的高等教育，其主要授课语言为德语，申请者需要德语证书，同时也开设了部分英语授课的专业。

9、弗里堡大学

弗里堡大学成立于1889年，位于阿尔卑斯山脚下的古城弗里堡。

作为瑞士高等院校联合体成员，弗里堡大学为法语区及德语区大学起了桥梁作用。弗里堡大学与伯尔尼大学及纳沙泰尔大学组成是瑞士中部大学联合体(BENEFRI)共同实施授课及科研。

弗里堡大学拥有5个系：神学系、法学系、经济学和社会学、文科学系、数学、自然科学系，各系分布于多所研究所。

弗里堡大学是瑞士唯一一所双语授课的国立大学（法语、德语）。甚至在欧洲也是唯一一所坚持使用双语教学、管理的大学。学生们使用两种语言完成学业并得到双语文凭，当然也可以选择使用其中一种语言学习得到单语文凭。

语言要求

法语和德语证书

10、提契诺大学

提契诺大学(USI)创建于1996年，坐落于瑞士南部提契诺州最大的城市卢加诺，又称瑞士意大利大学(Università della Svizzera italiana)，是瑞士12所公立大学之一，也是瑞士意大利语区唯一的一所公立大学，现有卢加诺(Lugano)主校区和门德里西奥(Mendrisio)校区(建筑科学院所在地)。

提契诺大学是一所公认的跨学科和多语种大学，设有四个学院，其中包括举世闻名的门德里西奥建筑学院(The Accademia di architettura di Mendrisio)

其经济学、信息学等学科在瑞士乃至整个欧洲都是很著名的。提契诺大学的正式授课语言是意大利语.但英语作为第二工作语言用于很多研究生院的硕士课程和硕士专业课程。一些专业课程也采用德语和法语授课。

11、纽沙泰尔大学

纳沙泰尔大学成立于1838年，是瑞士一所州立综合性大学。后在1909年正式成为联邦认可的国立大学。

目前，在校学生每年可达3200多名。纳沙泰尔大学的现代法语系著名于世。除此之外，它在生物研究及显微技术学方面与各大公司保持着紧密的联系。纳沙泰尔大学位于瑞士法语区的著名手表工业发源地。其现代法语系自18世纪起便享誉世界。近来瑞士联邦决定，将纳沙泰尔大学作为一个生物工程科学职能中心。

1975年建立的显微技术研究所在显微电子学、应用光学和物理电子学方面取得了非常优异的研究成果，并将在未来更多致力于这些方面的开放和研究。

导读

近日，瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员们开发出一种新型调制器。采用这种调制器，通过毫米波形式传输的数据可直接转化到在光纤中传输的光脉冲中。通过这项技术，从核心网到用户家庭终端设备之间的通信连接，将显著地变快变便宜。

背景

光波的高频振荡，使之非常适合高速数据通信。通过光纤发送的光波，每秒可轻松地携带几百吉比特（Gigabits）的数据。1吉比特相当于10^9比特。

然而，随着光纤通信网络的不断发展，“最后一英里（Last-mile）“问题，成为了困扰着许多用户与电信运营商的主要问题之一，也成为了光纤通信迈向更高速度的主要瓶颈。

什么是“最后一英里”问题？最早，它是指电信服务商在公用模拟电话通信网建设中接入工程的入户部分。后来的光纤时代，“最后一英里”是指从光节点到每个用户家庭之间不大于2公里的距离。由于光纤可提供达几百Gbps的带宽，而传统电话线只能提供几十Kbps的带宽。因此，从光纤核心网到用户终端之间的狭窄信息通道，成为了接入网络的带宽“瓶颈”，导致信息传输速度放缓。也可以这么说，“最后一英里”是最难走、最昂贵的。

如今，一些可供选择的解决方案纷纷出现，例如4G、5G移动通讯。虽然这些方案的成本变得更低，但是它们却无法同时提供极高的数据传输速率给所有用户。可是，这种高速数据传输，正是当今“数据饥渴型”应用（例如流媒体电视）所需要的。

创新

近日，瑞士苏黎世联邦理工学院（ ETH Zurich）电磁场研究所的教授 Jürg Leuthold 及其合作伙伴们，得到了位于美国西雅图的华盛顿大学的同事们的支持，开发出一种新型光调制器。未来，这种光调制器将通过“高频微波”，也称“毫米波”，高效且低成本地覆盖“最后一英里”，以实现高速数据传输。

技术

由光纤中的光线强度变化编码而成的数据，想要很快地转移到毫米波上，离不开昂贵的电子元器件。从相反方向来说，毫米波首先必须被天线接收，然后被放大并混合到基带上，最后注入到光调制器中。光调制器会将毫米波中包含的数据反过来转化成光脉冲。

Leuthold 及其同事们成功地构造出一个无需电池和电子器件就可以工作的光调制器。为这种新型调制器开发作出重要贡献的博士生 Yannick Salamin 表示：“这使得我们的调制器完全独立于外部的电源，而且最重要的是它非常小。因此，原则上，它可以安装在任何灯杆上。在那里，它可以通过来自个人住宅的毫米波信号接收数据，并将其直接反馈进核心网。”

毫米波（红色箭头）传输的数据直接被转化为光纤中的光脉冲（黄色）（参考资料【2】）

苏黎世联邦理工学院打造的调制器，由一个尺寸小于1毫米的芯片组成，芯片中也含有微波天线。天线可以接收毫米波，并将它们转化为电压。然后，电压会作用在芯片中心的狭缝上，这里其实是调制器的心脏。狭缝的长度仅为几微米，宽度少于几百纳米，其中填充着一种对于电场特别敏感的材料。来自光纤的光束被送入狭缝中。然而，光线在狭缝内部传输的情况，与光纤或者空气中传输的情况不同，它不再是一种电磁波，而是一种所谓的“等离激元”。等离激元是由电磁场与金属表面的电荷振荡混合而成。由于这一特性，它们能比光波“密闭”得更加“紧凑”。

有了狭缝内的电敏感（“非线性”）材料的保障，即使天线制造出最微小的电场，也将强烈地影响等离激元的传播。当等离激元在狭缝的另一端被转化为光波时，这种对于波的振荡相位施加的影响会得以保存。通过这种方式，毫米波包含的数据比特被直接转化到光波上，无需使用电子器件，也无需任何外部电源。在实验室，研究人员们采用 60 GHz 毫米波信号进行实验，演示了跨越5米的数据传输速率可达10 Gbps，跨越1米则可达 20 Gbps。

在新型调制器中，毫米波信号（蓝色）被天线接收，并在中间的微小狭缝中被转化为光信号（红色）。（图片来源：ETH Zurich / Jürg Leuthold）

设备的结构与性能（图片来源：参考资料【2】）

光纤-无线与无线-光纤连接实验（图片来源：参考资料【2】）

实验结果（图片来源：参考资料【2】）

价值

除了十分微小的尺寸以及几乎可忽略的功耗，这种新型调制器还具有一系列更多的优势。Leuthold 强调：“直接从毫米波转移至光波，使得我们的调制器在频率和数据编码的精确格式方面更加灵活。”实际上，调制器已经能兼容新的5G技术，以及基于毫米波与300 GHz的太赫兹频率的未来工业标准，并且数据传输速率可达 100 Gbps。更进一步说，它可以采用传统的硅技术来制造，所以成本相对较低。

最后，Leuthold 表示，对于电磁辐射感到担忧的用户可以放心。WiFi 调制解调器（俗称“猫”）产生的无线电波或者微波，是均匀地朝着所有方向传播。而毫米波则不同，它能被强聚焦地传输至室外，并且只在屋顶天线与灯杆之间的直径为20厘米的波束中传输。相比于其它无线技术，这项技术很大程度上减少了传输所需的功率，也避免了 WiFi 调制解调器的信号在传输过程中相互妨碍所带来的问题。

关键字

通信、毫米波、光纤、等离激元、芯片

参考资料

【1】https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2018/11/millimetre-waves-for-the-last-mile.html

【2】Salamin Y et al.: Microwave plasmonic mixer in a transparent fibre-wireless link, Nature Photonics, 29 October 2018, doi: 10.1038/s41566-018-0281-6