用于大數(shù)據(jù)的小型調(diào)制器

傳統(tǒng)的鋰鈮酸鹽調(diào)制器，即光電子工業(yè)的長期主力，可能很快就會成為真空管和軟盤的發(fā)展方向。來自 哈佛大學John A. Paulson工程與應(yīng)用科學學院的 研究人員開發(fā)出一種新方法來制造和設(shè)計集成片上調(diào)制器，其尺寸比現(xiàn)有的鋰鈮酸鹽(LN)調(diào)制器小100倍，效率高20倍。

“這項研究展示了集成光子學的一項基本技術(shù)突破，” SEIA電氣工程教授，該論文的高級作者Marko Loncar說 。“我們的平臺可以產(chǎn)生大規(guī)模，非常快速和超低損耗的光子電路，為未來的量子和經(jīng)典光子通信和計算提供廣泛的應(yīng)用。”

哈佛大學的技術(shù)開發(fā)辦公室 (OTD)與Loncar Lab密切合作，組建了一家初創(chuàng)公司HyperLight，該公司打算將與該研究相關(guān)的基礎(chǔ)知識產(chǎn)權(quán)組合商業(yè)化。在OTD的物理科學和工程加速器的資助下，為HyperLight的推出準備了技術(shù)，該 加速器為可能產(chǎn)生重大商業(yè)影響的研究項目提供轉(zhuǎn)化資金。

鈮酸鋰調(diào)制器是現(xiàn)代電信的支柱，將電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光纖電纜中的光學信息。然而，傳統(tǒng)的LN調(diào)制器體積大，昂貴且耗電。這些調(diào)制器需要3到5伏的驅(qū)動電壓，明顯高于典型的CMOS電路提供的電壓，后者提供大約1伏的電壓。因此，需要單獨的功耗放大器來驅(qū)動調(diào)制器，嚴重限制了芯片級光電集成。

“我們表明，通過在一個小芯片上集成鈮酸鋰，驅(qū)動電壓可以降低到與CMOS兼容的水平，”該論文的共同第一作者，SEAS的前博士生和博士后研究員Cheng Wang表示。城市大學助理教授。“值得注意的是，這些微調(diào)制器還可以支持高達210 Gbit / s的數(shù)據(jù)傳輸速率。這就像安特曼 - 更小，更快，更好。“

“高度集成但高性能的光學調(diào)制器對于光學和數(shù)字電子產(chǎn)品的更緊密集成非常重要，為未來光纖光纖光電處理引擎鋪平了道路，”光傳輸總監(jiān)Peter Winzer說。諾貝爾貝爾實驗室是該項目的工業(yè)合作伙伴，也是該論文的合著者。“我們認為這種新的調(diào)制器技術(shù)是這類解決方案的有希望的候選者。”

許多人認為鋰鈮鐵礦難以在小尺度上工作，這是迄今為止排除實際集成片上應(yīng)用的障礙。 在之前的研究中，Loncar及其團隊展示了一種技術(shù)，使用標準等離子蝕刻技術(shù)制造高性能鈮酸鋰微結(jié)構(gòu)，以在薄鈮酸鋰薄膜中物理雕刻微諧振器。

將該技術(shù)與專門設(shè)計的電子元件相結(jié)合，研究人員現(xiàn)在可以設(shè)計和制造集成的高性能片上調(diào)制器。

“以前，如果你想讓調(diào)制器更小，更集成，你必須妥協(xié)他們的表現(xiàn)，”SEAS的博士后研究員兼該研究的共同第一作者Mian Zhang說。“例如，現(xiàn)有的集成調(diào)制器在芯片上傳播時很容易失去大部分光線。相比之下，我們將損失減少了一個數(shù)量級以上。從本質(zhì)上講，我們可以控制光線而不會失去它。“

“因為調(diào)制器是通信技術(shù)的基本組成部分 - 其作用與計算技術(shù)中的晶體管相當 - 所以應(yīng)用程序非常龐大，”張說。“這些調(diào)制器可以與同一平臺上的其他組件集成，這一事實可為下一代長距離光網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)中心光互連，無線通信，雷達，傳感等提供實用的解決方案。”