研究人员开发出快速的微米级电光调制器

乔治华盛顿大学的研究人员首次开发并演示了一种硅基电光调制器，它比最先进的技术更小、速度更快、效率更高。通过在硅光子芯片平台上添加铟锡氧化物（ITO）——一种在触摸屏显示器和太阳能电池中发现的透明导电氧化物，研究人员能够制造出一种尺寸为1微米的紧凑型器件，能够产生千兆赫兹的快速信号调制，即每秒10亿次。

如上图所示，在图示的硅片（灰色）上，电子数据（白色）通过基于马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的电光调制器，利用可调谐等离子体ITO移相器（两个MZI段上方的金片）将电数据编码到光学域，该移相器能够在电信相关C波段（红色和紫色）的多波长光下工作。能够在电信相关C波段（红色和紫色）中以多个波长的光工作，从而提高数据传输或人工智能神经网络等光学应用的速度和效率。

电光调制器是因特网的主力。他们将计算机和智能手机的电子数据转换为光纤网络的光数据流，实现了视频流等现代数据通信。新发明是及时的，因为对数据服务的需求正在迅速增长，并朝着下一代通信网络发展。利用其紧凑的占地面积，电光转换器可以用作光学计算硬件中的传感器，例如模拟人脑的光学人工神经网络，以及现代生活中的大量其他应用。 

目前使用的电光调制器的尺寸通常在1毫米到1厘米之间。减小它们的尺寸可以增加封装密度，这在芯片上是至关重要的。虽然硅通常是构建光子集成电路的无源结构，但硅材料的光-物质相互作用会导致相当微弱的光学指数变化，需要更大的器件尺寸。虽然谐振器可以用来增强这种微弱的电光效应，但它们缩小了器件的光学工作范围，并从所需的加热元件产生高能耗。 

乔治华盛顿大学（George Washington University）电气与计算机工程副教授沃尔克•索格（Volker Sorger）领导的研究人员通过在硅光子波导芯片中非均匀地添加一层氧化铟锡（indium-tin oxide）的薄材料层，证明了光学指数的变化比硅大1000倍。与许多基于谐振器的设计不同，这种光谱宽带设备对温度变化是稳定的，允许一根光纤电缆携带多个波长的光，增加了可以通过系统传输的数据量。 

“我们很高兴能够实现这个长达十年的目标，展示一个GHz快速ITO调制器。这为下一代光子可重构器件开辟了一个新的领域，使其具有更高的性能，同时减小了尺寸。” 

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