Simulering af elektrisk og optisk input opnår enestående ydeevne i elektro-optiske grænseflader

En vigtig grænsefladekomponent mellem elektroniske og lysbaserede kredsløb får et boost i ydeevne gennem A*STAR-forskning, der kombinerer tidligere uafhængige simuleringer af de to systemer. Denne forskning fremhæver mulighederne for at forbedre elektro-optiske kredsløb som kritiske komponenter i moderne kommunikationssystemer.

Lys giver særlige fordele i forhold til konventionel elektronik - det kan transmitteres med høj trofasthed over lange afstande, og kan bære meget mere information. Optiske fibernet udnytter disse fordele til hurtig og effektiv datakommunikation. Enhederne i hver ende af en optisk fiber, imidlertid, er normalt bygget på konventionel elektronik, og ydelsen af ​​denne elektro-optiske grænseflade er en faktor, der begrænser hastigheden af ​​datatransmission.

Meget forskning har fokuseret på udviklingen af ​​hurtigere og mindre elektro-optiske komponenter, der kan integreres i konventionelle siliciumbaserede elektroniske kredsløb og mikrochips. Men fremskridt er blevet hindret af kompleksiteten ved at simulere både elektroniske og optiske effekter i den samme enhed.

Snart fandt Thor Lim og kolleger fra A*STAR Institute of High Performance Computing en måde at kombinere elektroniske og optiske effekter til en enkelt numerisk simuleringsmodel. De demonstrerer nu, at det kan øge ydeevnen af ​​en optisk siliciummodulator betydeligt.

"Optiske modulatorer er elektro-optiske enheder, der ændrer det formerende lys ved at anvende elektriske impulser, "siger Lim." De bruges i optiske kommunikationssystemer til at kode elektronisk information i laserstråler. "

Selvom der er mange fabrikationsparametre for siliciummodulatorer, der er også mange fabrikationsbegrænsninger, og det kræver derfor omhyggelig beregning at finde det optimale sæt parametre.

"Problemet er, at der normalt skal udføres to former for simulering for sådant forskningsarbejde - elektrisk efterfulgt af optisk simulering ved hjælp af to forskellige typer software. Dette er beregningsmæssigt dyrt med hensyn til simuleringstid og ressourcer, "forklarer Lim." Vores interne kode udfører både elektrisk og optisk simulering i en enkelt platform uden tab af datatroskab. "

Teamets metode gør det muligt at visualisere den elektrisk-optiske interaktion inde i modulatoren ved at vise lysintensiteten som et overlay på modulatorens distribution af elektroniske egenskaber. Den nøjagtige placering af nano-skala funktioner og elektroniske egenskaber kan derefter finjusteres for at opnå den bedste optiske ydelse.

"Med modellering og optimering ved hjælp af vores interne kode, vi kan designe en siliciummodulator med den bedste ydeevne i klassen, "siger Lim, "som vil lette udviklingen af ​​lavt tab, højhastigheds optiske datatransmissionssystemer. "