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(zhǎng)期主力，可能很快就會(huì)成為真空管和軟盤的發(fā)展方向。來(lái)自 哈佛大學(xué)John A. Paulson工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的 研究人員開(kāi)發(fā)出一種新方法來(lái)制造和設(shè)計(jì)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(xiàng)研究展示了集成光子學(xué)的一項(xiàng)基本技術(shù)突破，” SEIA電氣工程教授，該論文的高級(jí)作者M(jìn)arko Loncar說(shuō) 。“我們的平臺(tái)可以產(chǎn)生大規(guī)模，非?？焖俸统蛽p耗的光子電路，為未來(lái)的量子和經(jīng)典光子通信和計(jì)算提供廣泛的應(yīng)用。”

哈佛大學(xué)的技術(shù)開(kāi)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(shí)產(chǎn)權(quán)組合商業(yè)化。在OTD的物理科學(xué)和工程加速器的資助下，為HyperLight的推出準(zhǔn)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(xiàng)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(xué)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(dòng)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(dú)的功耗放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)制器，嚴(yán)重限制了芯片級(jí)光電集成。

“我們表明，通過(guò)在一個(gè)小芯片上集成鈮酸鋰，驅(qū)動(dòng)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(xué)助理教授。“值得注意的是，這些微調(diào)制器還可以支持高達(dá)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(xué)調(diào)制器對(duì)于光學(xué)和數(shù)字電子產(chǎn)品的更緊密集成非常重要，為未來(lái)光纖光纖光電處理引擎鋪平了道路，”光傳輸總監(jiān)Peter Winzer說(shuō)。諾貝爾貝爾實(shí)驗(yàn)室是該項(xiàng)目的工業(yè)合作伙伴，也是該論文的合著者。“我們認(rèn)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(rèn)為鋰鈮鐵礦難以在小尺度上工作，這是迄今為止排除實(shí)際集成片上應(yīng)用的障礙。 在之前的研究中，Loncar及其團(tuán)隊(duì)展示了一種技術(shù)，使用標(biāo)準(zhǔn)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(jì)的電子元件相結(jié)合，研究人員現(xiàn)在可以設(shè)計(jì)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M(jìn)ian Zhang說(shuō)。“例如，現(xiàn)有的集成調(diào)制器在芯片上傳播時(shí)很容易失去大部分光線。相比之下，我們將損失減少了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。從本質(zhì)上講，我們可以控制光線而不會(huì)失去它。“

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