为下一代互联网和通信网络打破调制器的大小和速度限制

时间：2021-09-27 10:52:06 来源：

在该说明的硅芯片（灰色）上，电气数据（白色）通过Mach-Zehnder干涉仪（MZI）的电光调制器行进，通过可调谐等离子体ITO的相移器（金色贴片）将电数据编码到光学域中在两种MZI部分），能够在电信相关的C波段（红色和紫色）中以多个波长的光，从而提高光学应用的速度和效率，例如用于人工智能的数据传输或神经网络。

首次开发和展示的研究人员首次芯片的电光调制器比最先进的技术更快，效率更快。通过加入氧化铟锡（ITO） - 在触摸屏显示器和太阳能电池中发现的透明导电氧化物 - 到硅光子芯片平台上，研究人员能够在尺寸的尺寸上创建一个紧凑的装置1微米，并能够产生千兆圈 - 快速，或者每秒10亿次，信号调制。

电光调制器是互联网的工作研讨会。它们将电气数据从计算机和智能手机转换为光纤网络的光学数据流，使得现代数据通信等视频流。新发明是及时的，因为数据服务的需求正在快速增长并朝着下一代通信网络移动。利用它们的紧凑型占地面积，电光转换器可以用作光学计算硬件中的换能器，例如光学人工神经网络，用于模拟人类大脑和现代生活中的其他应用。

今天使用的电光调制器通常在1毫米和1厘米之间。降低其尺寸允许增加包装密度，这对芯片至关重要。虽然硅通常用作所构建的光子集成电路的被动结构，但是硅材料的光质相互作用引起了相当弱的光学指数变化，需要更大的装置足迹。谐振器可用于提高这种弱电光效果，它们缩小设备的光学操作范围，并从所需的加热元件产生高能耗。

通过将氧化铟锡的薄膜层薄膜氧化铟锡，由电脑工程副教授Volker Sorger领导的乔治华盛顿大学的研究人员已经证明了光学指数比硅更大的光学指数变化1000倍。与基于谐振器的许多设计不同，该光谱宽带设备稳定地抵抗温度变化，并且允许单个光纤电缆承载多个波长的光，增加可以通过系统移动的数据量。

“我们很高兴实现了演示GHz-Fast ITO调制器的十年长目标。这为下一代光子可重新配置设备设置了一个具有增强性能但尺寸的下一代光子可重构设备的新地平线，“索勒博士说。

参考：“硅光子上的子波长GHz-Fast宽带ITO Mach-Zehnder调制器”由Rabab Amin，Rishi Maiti，Yaliang Gui，Can Suer，Mario Miscuglio，Elham Heidari，Ray T. Chen，Hamed Dalir和Volker J. Sorger，13 2020年4月，Optica.doi：
10.1364 / OPTICA.389437

该技术由几种专利申请涵盖，可用于许可（美国专利应用程序。16/545,733).

这项工作由科学研究空军办公室资助（FA9550-17-1-0071和FA9550-17-1-0377）。

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