據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近期，英國南安普頓大學(xué)（University of Southampton）硅光子學(xué)研究小組近期以“Harnessing plasma absorption in silicon metal oxide semiconductor (MOS) ring modulators”為題在知名期刊Nature Photonics上發(fā)表了一篇關(guān)于硅基電光調(diào)制器的研究論文。該論文顯示，可以利用等離子體色散效應(yīng)期間的吸收來增強(qiáng)硅基電光調(diào)制器的性能。

集成硅基MOS環(huán)形電光調(diào)制器

這項(xiàng)研究隸屬由英國工程與物理科學(xué)研究委員會（EPSRC）和Rockley Photonics共同資助的Prosperity Partnership項(xiàng)目。

全硅等離子體色散效應(yīng)環(huán)形諧振器調(diào)制器具有誘人的發(fā)展前景。然而，其性能目前受限于調(diào)制深度和開關(guān)速度之間的權(quán)衡。為此，研究人員介紹了一種突破該限制的機(jī)制，通過利用硅基金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）波導(dǎo)中引起的等離子體吸收，來提高低品質(zhì)因數(shù)、高速環(huán)形調(diào)制器的消光比。

吸收增強(qiáng)的頻率響應(yīng)

南安普頓大學(xué)光電子研究中心（ORC）高級研究員Weiwei Zhang博士評論稱：“硅基MOS環(huán)形調(diào)制器將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。這基于等離子體色散效應(yīng)，如果增加波導(dǎo)中電子和空穴的濃度，會得到光的相移，以及吸收的增強(qiáng)。到目前為止，吸收部分一直被認(rèn)為是不需要的，因?yàn)樗鼤黾诱麄€(gè)器件的損耗，從而減少獲得的光量。”

Weiwei Zhang補(bǔ)充道：“我們的研究表明，可以利用這種吸收來使調(diào)制器在相同的器件電容下獲得更好的表現(xiàn)。結(jié)果，我們成功展示了迄今為止在此類器件上記錄的最快數(shù)據(jù)傳輸速度，高達(dá)每秒100吉比特。”

性能改善

“我們的研究重點(diǎn)之一，是不斷提高硅光子學(xué)中電光調(diào)制器的性能。雖然業(yè)界有一種趨勢是引入其他材料來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，但其CMOS兼容性可能會受到影響，從而導(dǎo)致更高的生產(chǎn)成本。我們的研究表明，仍然有辦法以相對較低的制造成本，提高全硅基器件的性能。” Weiwei Zhang繼續(xù)說道。

創(chuàng)新研究有可能帶來新的科學(xué)機(jī)遇。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)工作的David Thomson教授補(bǔ)充道：“高帶寬、低功耗和緊湊型硅基電光調(diào)制器，對于未來高能效、密集集成的光數(shù)據(jù)通信至關(guān)重要。我們開發(fā)的器件證明了這方面的潛力，該器件可以調(diào)制特定波長的光。”

“該器件的緊湊性和高能效特性，使我們能夠在同一波導(dǎo)上密集地集成這些調(diào)制器的陣列，其中，每個(gè)調(diào)制器都能夠以不同的波長進(jìn)行調(diào)制。這就是所謂的波分復(fù)用，從而傳輸更多的數(shù)據(jù)。”他解釋稱。

Thomson教授補(bǔ)充稱：“我們很高興這項(xiàng)研究的重要性通過在Nature Photonics期刊上發(fā)表而獲得認(rèn)可。這項(xiàng)研究成果是通過南安普頓大學(xué)和Rockley Photonics團(tuán)隊(duì)在概念開發(fā)、設(shè)計(jì)建模、潔凈室制造和器件表征等方面的努力合作才得以實(shí)現(xiàn)。我們期待業(yè)界對這項(xiàng)成果的回應(yīng)，并希望它能帶來新的合作，為該領(lǐng)域的研究打開新思路。”

審核編輯：劉清