Модулятор обеспечит производительность оптической связи более 100 Гб/с

Сотрудниками Технологического института Карлсруэ (KIT) и Технической школы Цюриха (ETH) разработан плазмонный модулятор Маха-Зендера (Mach-Zehnder modulator, MZM) – компактное, длиной только 12,5 мкм, устройство, которое преобразует цифровые электрические сигналы в оптические со скоростью до 108 Гб/с. Об этом достижении, открывающем новые перспективы для межчиповых оптических соединений, авторы сообщили в научном журнале Nature Photonics.

«Компактные оптические приемники и передатчики могут преодолеть пределы быстродействия современных электронных систем и избавить от заторов центры обработки данных», – утверждает Манфред Коль (Manfred Kohl) из Карлсруэ.Он возглавляет проект Евросоюза NAVOLCHI (Nano Scale Disruptive Silicon-Plasmonic Platform for Chip-to-Chip Interconnection), в рамках которого был создан плазмонный модулятор, составивший основу MZM.

Каждый MZM состоит из двух плазмонных модуляторов – волноводов металл-изолятор-металл с 80-нанометровым зазором между золотыми электродами, заполненным электрооптическим полимером. На электроды подается напряжение, модулированное цифровыми данными, а полимер, в зависимости от разности электрических потенциалов, изменяет свой коэффициент преломления. Волновод и кремниевый связующий элемент направляют две части расщепленного луча к зазорам или от них.

В соответствующих зазорах лучи света из волноводов порождают поверхностные электромагнитные волны – плазмоны. Модуляция плазмонов в каждом из зазоров своя, но они сохраняют когерентность, так как к ним применяется одно и то же напряжение хотя и с разными полярностями. Покидая зазор поверхностные волны достигают оптических волноводов на выходе как модулированные световые лучи. После их наложения получается световой сигнал, в интенсивности которого закодирована цифровая информация.

В эксперименте MZM надежно работал во всем спектральном диапазоне широкополосных оптоволоконных сетей (1500-1600 нм) с шириной полосы 70 ГГц. Это устройство можно изготовлять с использованием распространенных в микроэлектронике КМОП-процессов, благодаря чему оно легко интегрируется с современными архитектурами чипов.

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