Moduladores de guía de onda de ranura de grafeno sobre silicio de alto rendimiento para la banda de onda de 2 μm

Área de la Ciencia:

• La optoelectrónica es la óptica electrónica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Telecomunicaciones Las telecomunicaciones.

Sus antecedentes:

• La comunicación en la banda de 2 μm ofrece ventajas espectrales para romper los cuellos de botella de la capacidad de comunicación óptica.
• Los moduladores ópticos de alto rendimiento son cruciales para las tasas de transmisión, la eficiencia energética y la integración en sistemas ópticos.
• Los moduladores de 2 μm existentes están por detrás de sus contrapartes de 1,55 μm, lo que limita el potencial de esta ventana espectral.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y demostrar moduladores ópticos de alto rendimiento que operan en la banda de longitud de onda de 2 μm.
• Para abordar la brecha de rendimiento de los moduladores de corriente en la ventana espectral de 2 μm.
• Avanzar en el desarrollo de tecnologías de comunicación de banda de onda de 2 μm.

Principales métodos:

• Moduladores de electroabsorción y índice de refracción diseñados utilizando una plataforma de guía de onda con ranura de grafeno sobre silicio.
• El rendimiento del modulador caracterizado incluye el producto de longitud de voltaje, pérdida de inserción, relación de extinción, ancho de banda de modulación y consumo de energía.
• Teóricamente se ha demostrado el cambio de clave de cuatro amplitudes y la modulación cuaternaria del cambio de fase utilizando resonadores de microrrido.

Principales resultados:

• Se logró un producto longitud-voltaje de 0.113 V·cm para el modulador de electroabsorción.
• Se ha demostrado una baja pérdida de inserción (1,9 dB), una alta relación de extinción (50,7 dB) y un ancho de banda de modulación de 3 dB de ~520 GHz.
• Consumo de energía reportado de 177.38 fJ/bit y demostración teórica de esquemas de modulación avanzada.

Conclusiones:

• Los moduladores de guía de onda de ranura de grafeno sobre silicio desarrollados ofrecen un alto rendimiento para comunicaciones de 2 μm.
• Estos moduladores proporcionan un camino hacia bajas pérdidas de inserción y soluciones altamente integradas para la banda de onda de 2 μm.
• El estudio contribuye significativamente a permitir la viabilidad práctica y el desarrollo de sistemas de comunicación de banda de onda de 2 μm.