Imec demonstrerer bredbåndsgrafen optisk modulator på silicium

Ved denne uges IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM 2014), nanoelektronik forskningscenter imec og dets tilknyttede laboratorium ved Gent Universitet har demonstreret industriens første integrerede grafen optiske elektroabsorptionsmodulator (EAM), der er i stand til 10 Gb/s modulationshastighed. Ved at kombinere lavt indføringstab, lav drivspænding, høj termisk stabilitet, bredbåndsdrift og kompakt fodaftryk, enheden markerer en vigtig milepæl i realiseringen af ​​næste generation, høj-densitet lav-effekt integrerede optiske sammenkoblinger.

Integrerede optiske modulatorer med høj modulationshastighed, lille fodaftryk og atermisk bredbåndsdrift er yderst ønsket for fremtidige optiske sammenkoblinger på chipniveau. Grafen er et lovende materiale til at opnå dette, på grund af dens hurtige afstembare absorption over et bredt spektralområde. Imec's grafen-silicium EAM består af en 50 µm lang grafen-oxid-silicium kondensatorstruktur implementeret oven på en planariseret silicium-på-isolator (SOI) ribbebølgeleder. For første gang, Optisk modulering af høj kvalitet blev demonstreret i en hybrid grafen-silicium modulator, ved bithastigheder op til 10 Gb/s. Et konkurrerende optisk indsættelsestab under 4dB og ekstinktionsforhold på 2,5dB blev opnået over et bredt bølgelængdeområde på 80nm omkring 1550nm centerbølgelængde. I øvrigt, ingen signifikante ændringer i ydeevne blev observeret for temperaturer i området 20-49°C, indebærer en robust atermisk operation. Som sådan, imecs grafen-silicium EAM udkonkurrerer state-of-the-art SiGe EAM'er med hensyn til termisk robusthed og optiske båndbreddespecifikationer.

"Med dette banebrydende resultat, imec har illustreret det enorme potentiale af grafen optiske EA-modulatorer med hensyn til termisk, båndbredde, og fodaftryksfordele, sagde Philippe Absil, 3D og Optical Technologies afdelingsdirektør hos imec. "Denne præstation understreger vores dedikerede arbejde og industrilederskab inden for R&D på højbåndbredde-chip-niveau optisk input/output. Fremtidigt arbejde vil fokusere på yderligere at forbedre modulationshastigheden af ​​vores grafen EAM, svarende til hastigheden opnået i stærkt optimerede Si(Ge) modulatorer (30-50 Gb/s)."