В Institute of Science Tokyo создали кремниевый модулятор длиной 320 мкм со скоростью 200 Гбит/с

Исследователи из Institute of Science Tokyo, Yokohama National University и National Institute of Advanced Industrial Science and Technology создали компактный кремниевый модулятор медленного света с интегрированным эквалайзером, сообщает nature.com nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Длина рабочей зоны изготовленного прототипа составляет 320 мкм, а сама конструкция рассчитана на повышение скорости передачи данных при снижении энергопотребления в оптических межсоединениях.

Встроенный электрооптический эквалайзер

Стандартные кремниевые модуляторы Маха — Цендера обычно используют фазовращатели миллиметрового масштаба, что ограничивает их полосу пропускания уровнем ниже 50 ГГц и требует энергоемкой цифровой обработки сигналов для достижения скоростей свыше 100 Гбит/с на канал. В представленном решении применен фотонно-кристаллический волновод медленного света со встроенным электрооптическим эквалайзером. Монолитная интеграция оптических линий задержки и пересечений внутри сегментированных фазовращателей позволила сформировать встроенный фильтр с прямой связью. Эта структура обеспечивает высокочастотный отклик, компенсирующий спад сигнала и расширяющий электрооптическую полосу по уровню 3 дБ до значений, превышающих полосу Найквиста.

Испытания скорости и энергопотребление

Эксперименты с изготовленным устройством длиной 320 мкм подтвердили совместимость по управляющему напряжению с технологией КМОП на базе полевых транзисторов с плавником. При модуляции методом амплитудной манипуляции без возврата к нулю модулятор продемонстрировал скорость передачи 140 Гбит/с с энергопотреблением 26 фДж/бит. В режиме четырехуровневой амплитудно-импульсной модуляции устройство показало скорость 180 Гбит/с без применения цифровой обработки сигналов. При подключении низкоресурсного 11-отводного цифрового эквалайзера скорость передачи данных достигла 200 Гбит/с. Подобный подход снижает потребность в сложных цифровых эквалайзерах почти на 100 отводов и мощных высоковольтных драйверах.