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全球首個電光帶寬達110GHz的純硅調制器

我國在硅基光電子領域獲得重大突破
2023-10-24
來源:集微網

  近期,我國在硅基光電子領域獲得重大突破,實現全球首個成果。據了解,北京大學電子學院王興軍教授、彭超教授、舒浩文研究員聯合團隊,在超高速純硅調制器方面取得創記錄突破,實現了全球首個電光帶寬達110GHz的純硅調制器,是2004年Intel在Nature期刊報道第一個1GHz硅調制器后,國際上第一次把純硅調制器的帶寬提高到100GHz以上。

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  根據官方介紹,該成果由北京大學電子學院區域光纖通信網與新型光通信系統國家重點實驗室作為第一單位完成。該工作得到科技部重點研發計劃項目、國家自然科學基金委、北京市自然科學基金等項目支持。

  目前隨著數據吞吐量的增加,傳統電信號傳輸的方式遇到瓶頸,而硅基光電子技術成為全球熱門領域,有助于幫助人工智能、大數據、云計算、物聯網等技術升級。在硅基光電子芯片系統中,硅基調制器可實現電信號向光信號的功能轉換,具有低成本、高集成度、CMOS工藝兼容等優點,是完成片上信息傳輸與處理的關鍵有源器件

  據了解,受限于硅材料本身較慢的載流子輸運速率,純硅調制器帶寬典型值一般為30-40GHz,難以適應未來超過100Gbps通信速率的需要,因此成為硅基光電子學在高速領域進一步發展的瓶頸之一。

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  據介紹,研究團隊基于CMOS兼容的硅基光電子標準工藝,在純硅材料體系下設計并制備了在1550nm左右通信波長下工作的超高帶寬硅基慢光調制器,實現了110GHz的超高電光帶寬,打破了上限,此外還將調制臂尺寸縮短至百微米數量級,在無需DSP的情況下以簡單的OOK調制格式實現了單通道超越110Gbps的高速信號傳輸,降低了算法成本與信號延遲,同時在寬達8nm的超大光學通帶內保持多波長通信性能的高度均一性。

  北京大學這一成果,已經以“Slow-light silicon modulator with 110-GHz bandwidth”(110GHz帶寬慢光硅調制器)為題,在線發表于Science子刊Science Advances。

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