Интегрированный модулятор бьёт рекорды компактности и быстродействия

Электрооптические модуляторы — устройства, которые преобразуют электрические данные с компьютеров и смартфонов в оптические потоки данных для оптоволоконных сетей, обычно имеют габариты от 1 миллиметра до 1 сантиметра. Уменьшение их размеров позволяет увеличить плотность упаковки, что имеет критическое значение для чипов.

Кремний часто служит пассивной основной для построения интегрированных схем фотоники, однако из-за небольшой разницы между коэффициентами преломления кремниевых материалов такие устройства приходится делать довольно большими. Слабый электрооптический эффект часто пытаются усиливать резонаторами, но это сужает рабочий оптический диапазон и заставляет расходовать дополнительную энергию на нагрев.

Группа исследователей из Университета Джорджа Вашингтона (округ Колумбия), возглавляемая доцентом компьютерной и электротехники Волкером Соргером (Volker Sorger), наложила на кремниевый фотонный волновод тонкий слой прозрачного электропроводящего оксида индия/олова (ITO), продемонстрировав увеличение коэффициента преломления в 1000 раз.

Полученное широкополосное устройство имеет размер всего 1 микрометр, устойчиво к изменениям температуры и выгодно отличается от аналогов, использующих резонаторы, тем, что позволяет передавать через один оптоволоконный кабель многочисленные частотные моды света, увеличивая пропускную способность соединения.

«Мы рады, что реализовали мечту минувшего десятилетия, продемонстрировав ITO-модулятор с гигагерцевым быстродействием. Это откроет новые горизонты для реконфигурируемых фотонных устройств следующего поколения с улучшенной производительностью при уменьшенных размерах», — сказал доктор Соргер.

Статья с описанием этой работы вышла 13 апреля в журнале Optica.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365