用于大数据的小型调制器

传统的锂铌酸盐调制器,即光电子工业的长期主力,可能很快就会成为真空管和软盘的发展方向。来自 哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院的 研究人员开发出一种新方法来制造和设计集成片上调制器,其尺寸比现有的锂铌酸盐(LN)调制器小100倍,效率高20倍。

“这项研究展示了集成光子学的一项基本技术突破,” SEIA电气工程教授,该论文的高级作者Marko Loncar说 。“我们的平台可以产生大规模,非常快速和超低损耗的光子电路,为未来的量子和经典光子通信和计算提供广泛的应用。”

哈佛大学的技术开发办公室 (OTD)与Loncar Lab密切合作,组建了一家初创公司HyperLight,该公司打算将与该研究相关的基础知识产权组合商业化。在OTD的物理科学和工程加速器的资助下,为HyperLight的推出准备了技术,该 加速器为可能产生重大商业影响的研究项目提供转化资金。

铌酸锂调制器是现代电信的支柱,将电子数据转换为光纤电缆中的光学信息。然而,传统的LN调制器体积大,昂贵且耗电。这些调制器需要3到5伏的驱动电压,明显高于典型的CMOS电路提供的电压,后者提供大约1伏的电压。因此,需要单独的功耗放大器来驱动调制器,严重限制了芯片级光电集成。

“我们表明,通过在一个小芯片上集成铌酸锂,驱动电压可以降低到与CMOS兼容的水平,”该论文的共同第一作者,SEAS的前博士生和博士后研究员Cheng Wang表示。香港城市大学助理教授。“值得注意的是,这些微调制器还可以支持高达210 Gbit / s的数据传输速率。这就像安特曼 - 更小,更快,更好。“

“高度集成但高性能的光学调制器对于光学和数字电子产品的更紧密集成非常重要,为未来光纤光纤光电处理引擎铺平了道路,”光传输总监Peter Winzer说。诺贝尔贝尔实验室是该项目的工业合作伙伴,也是该论文的合着者。“我们认为这种新的调制器技术是这类解决方案的有希望的候选者。”

许多人认为锂铌铁矿难以在小尺度上工作,这是迄今为止排除实际集成片上应用的障碍。 在之前的研究中,Loncar及其团队展示了一种技术,使用标准等离子蚀刻技术制造高性能铌酸锂微结构,以在薄铌酸锂薄膜中物理雕刻微谐振器。

将该技术与专门设计的电子元件相结合,研究人员现在可以设计和制造集成的高性能片上调制器。

“以前,如果你想让调制器更小,更集成,你必须妥协他们的表现,”SEAS的博士后研究员兼该研究的共同第一作者Mian Zhang说。“例如,现有的集成调制器在芯片上传播时很容易失去大部分光线。相比之下,我们将损失减少了一个数量级以上。从本质上讲,我们可以控制光线而不会失去它。“

“因为调制器是通信技术的基本组成部分 - 其作用与计算技术中的晶体管相当 - 所以应用程序非常庞大,”张说。“这些调制器可以与同一平台上的其他组件集成,这一事实可为下一代长距离光网络,数据中心光互连,无线通信,雷达,传感等提供实用的解决方案。”

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