Team entwickelt Weg zur Integration von Elektro

23. August 2023

Dieser Artikel wurde gemäß dem Redaktionsprozess und den Richtlinien von Science X überprüft. Die Redakteure haben die folgenden Attribute hervorgehoben und gleichzeitig die Glaubwürdigkeit des Inhalts sichergestellt:

faktengeprüft

peer-reviewte Veröffentlichung

Korrekturlesen

von Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS

Elektrooptische Modulatoren (EOMs) sind zentrale Elemente in optischen Kommunikationsnetzen, die die Amplitude, Phase und Polarisation eines Lichts über externe elektrische Signale steuern. Mit dem Ziel, ultrakompakte und leistungsstarke EOMs zu realisieren, zielen die meisten Untersuchungen heutzutage auf On-Chip-Geräte ab, die Halbleitertechnologien mit hochmodernen abstimmbaren Materialien kombinieren. Dennoch sind integrierte EOMs als unabhängige On-Chip-Elemente üblicherweise von Lichtquellen getrennt.

Daher sind zusätzliche Schnittstellen, die das Licht von Lichtquellen an die Wellenleiter von On-Chip-Geräten koppeln, unverzichtbar. Obwohl hochmoderne Kopplungsschemata einschließlich Kantenkopplung und Gitterkopplung eingesetzt wurden, leiden sie immer noch unter begrenzten Integrationsdichten bzw. Schmalbandoperationen.

Darüber hinaus erfordern beide Kopplungsschemata hochpräzise Ausrichtungen und komplexe Kapselungen, was On-Chip-Geräte für Kunden teuer macht. Daher wird ein EOM-Gerät benötigt, das die Kopplungskomplexität umgeht und Kopplungsverluste weiter reduziert.

In einem neuen Artikel, der in Light: Science & Applications veröffentlicht wurde, hat ein Team von Wissenschaftlern Methoden entwickelt, die EOM-Geräte direkt auf der Seite von Singlemode-Glasfaserbrücken integrieren und EOM-Geräte über Standardschnittstellen von Lichtwellenleitern mit Lichtquellen verbinden.

„Dank der in unserer früheren Arbeit entwickelten Standard-Nanofabrikationsmethoden kann der EOM-Block direkt in die Spitzen von Singlemode-Lichtwellenleitern integriert werden, sodass die Metafaser-EOMs die Kopplungsbehandlung grundsätzlich vermeiden“, sagte Prof. Min Qiu.

Solche plasmonischen Metafaser-EOMs weisen eine genau definierte plasmonisch-organische Hybridkonfiguration auf. Dank ultradünner plasmonischer Metaoberflächen mit hohem Qualitätsfaktor, nanofabrikationsfreundlichen und hocheffizienten EO-Polymeren werden die spektrale Amplitude und der Qualitätsfaktor des durchgelassenen Lichts gut kontrolliert, um die Resonanzempfindlichkeit für die EO-Modulation zu fördern.

„Interessanter ist, dass durch rationales Design der plasmonischen Moden, resonanten Wellenleitermoden und Fabry-Perot-Moden abstimmbare Dualband-Operationen im Telekommunikations-O-Band und -S-Band erreicht werden können“, fügten die Co-Erstautoren Lei Zhang und Xinyu Sun hinzu .

Die Metafaser-EOMs wurden außerdem durch elektrische Gleich-/Wechselstromsignale angetrieben. Die Modulationsgeschwindigkeit von Metafaser-EOM kann bis zu 1000 MHz bei einer Vorspannung von ±9 V erreichen, was die beste Leistung für konzentrierte EOMs mit integrierter Faser darstellt.

„Solche Metafaser-EOMs bieten neue Perspektiven für die Entwicklung eines ultrakompakten und leistungsstarken EO-Geräts für Anwendungen, bei denen eine kompakte Konfiguration, eine hochintegrierte Fähigkeit und ein geringer Kopplungsverlust erforderlich sind, wie beispielsweise bei aktiven modengekoppelten Faserlasern und abstimmbaren Breitband-Faserpolarisatoren.“ Die Arbeit bietet auch eine Möglichkeit für „Plug-and-Play“-Implementierungen von EO-Geräten und ultrakompakten „All-in-Fibers“-Optiksystemen für Kommunikation, Bildgebung, Sensorik und viele andere“, fügte Prof. Jiyong Wang hinzu.

Mehr Informationen: Lei Zhang et al., Plasmonische Metafasern, elektrooptische Modulatoren, Licht: Wissenschaft und Anwendungen (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01255-7

Zeitschrifteninformationen:Licht: Wissenschaft und Anwendungen

Bereitgestellt vom Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS