电光调制器

　　来源标题：迄今世界最小电光调制器问世

据最新一期《纳米快报》报道，美国研究人员设计并制造出了目前世界上最小的电光调制器，这或许意味着未来数据中心和超级计算机所使用的能源将得到大幅削减。

电光调制器在光纤网络中起着关键作用。就像晶体管作为电信号的开关一样，电光调制器可用作光信号的开关。光通信使用光，所以调制器用于打开和关闭在光纤中发送二进制信号流的光。

俄勒冈州立大学电子与计算机学院副教授王小龙在接受科技日报记者采访时称，此项技术的创新点是在光子晶体的微腔里集成了透明氧化物—硅基MOS（金属氧化物半导体）结构。微腔调制器可以把光场压缩到很小的范围，通过载流子富集形成很强的电光调制效应，从而在很小的区间内实现很大的电光调制。

王小龙表示，新研制的电光调制器可极大降低光互联器件的功耗。目前全球数据中心和超级计算机所使用的能源占据了全球电力使用量的4%—5%，数据中心的大部分功耗主要由互联产生，通过光取代电来降低系统功耗是今后的研究方向。但光互联研究的一个瓶颈在于电光转换，电光转换同样需要消耗大量能源。

此项设计结合了材料和器件的创新，增强电子和光子之间的相互作用，从而使研究人员能够创建出一个更小的电光调制器。新调制器相比主流硅基微环电光调制器在尺寸上缩小了10倍，仅为一个细菌大小（8微米×0.6微米），有源区更是缩小到了0.06立方微米（仅仅是波长立方尺寸的2%），在理论上可将电光转换的能耗降低2—3个数量级。

作者：冯卫东

　　 迄今世界最小电光调制器问世

仅细菌大小 有望大幅降低数据中心和超算能耗

科技日报纽约1月23日电 (记者冯卫东)据最新一期《纳米快报》报道，美国研究人员设计并制造出了目前世界上最小的电光调制器，这或许意味着未来数据中心和超级计算机所使用的能源将得到大幅削减。

电光调制器在光纤网络中起着关键作用。就像晶体管作为电信号的开关一样，电光调制器可用作光信号的开关。光通信使用光，所以调制器用于打开和关闭在光纤中发送二进制信号流的光。

俄勒冈州立大学电子与计算机学院副教授王小龙在接受科技日报记者采访时称，此项技术的创新点是在光子晶体的微腔里集成了透明氧化物—硅基MOS(金属氧化物半导体)结构。微腔调制器可以把光场压缩到很小的范围，通过载流子富集形成很强的电光调制效应，从而在很小的区间内实现很大的电光调制。

王小龙表示，新研制的电光调制器可极大降低光互联器件的功耗。目前全球数据中心和超级计算机所使用的能源占据了全球电力使用量的4%—5%，数据中心的大部分功耗主要由互联产生，通过光取代电来降低系统功耗是今后的研究方向。但光互联研究的一个瓶颈在于电光转换，电光转换同样需要消耗大量能源。

此项设计结合了材料和器件的创新，增强电子和光子之间的相互作用，从而使研究人员能够创建出一个更小的电光调制器。新调制器相比主流硅基微环电光调制器在尺寸上缩小了10倍，仅为一个细菌大小(8微米×0.6微米)，有源区更是缩小到了0.06立方微米(仅仅是波长立方尺寸的2%)，在理论上可将电光转换的能耗降低2—3个数量级。

作者：冯卫东

通信领域，三大关键要素之一就是调制，它主要就是对信号源的信息进行处理使其适合于信道传输。现在出于对信号传输速度的要求，电信号已经远远不能满足，行业内多开始对光信号的调制和传输进行研究。

电光调制器

目前，在信号调制器的选择上，电光调制器是光通讯学术界和产业界普遍关注的热点。近日，上海交通大学研究团队基于先进电子材料与器件（AEMD）平台设备和加工条件，成功研制出了高速硅基微环电光调制器，最高调制速率达30Gbps。

硅是微电子器件制造应用中最广泛的材料，硅集成电路的应用改变了当代世界的面貌，也改变了人们的生活方式。但是，一般硅集成电路只限于处理电信号，对光信号的处理显得无能为力。硅基光电子器件因工艺与传统CMOS工艺兼容，可实现低成本的光电子器件大规模集成，因而成为研究热点。

此次，上交大研制出的调制器采用了220nm硅基脊形波导的微环谐振腔，加工工艺涉及电子束直写光刻、离子注入、等离子增强化学气相沉积、反应离子刻蚀以及多靶磁控溅射等多步微纳加工工艺技术。

除了紧凑的外形，研究人员还通过在微环波导上嵌入PN结，实现了载流子耗尽型高速微环电光调制器。实验中，研究人员通过计算得到，该器件的交流功耗在100 fJ/bit左右，比现有常见电光调制器的功耗水平低一个数量级。

不同调制速率下的眼图

此次硅基微环电光调制器流片（流水线芯片）的研制成功为我国低功耗、紧凑电光调制器的研究提供了有力的支撑。