實現芯片間高速、低能耗數據傳輸關鍵單元是光電信號轉換器,馬赫 - 策德爾調制器(Mach-Zehnder-Modulator,MZM)是其中的關鍵技術之一。
德國卡爾斯魯厄技術研究院(KIT)和瑞士蘇黎世聯邦理工大學(ETH)的科研人員合作,研制出一種微型等離子體馬赫-策德爾調制器,長度只有12.5微米,相當于頭發絲直徑的1/10,能將數字電信號以每秒108千兆(Gigabite)的速率轉換成光信號,性能超越當前的同類器件。
這種微型等離子體馬赫 - 策德爾調制器具有兩個“臂",其中各有一個光電轉換調制器單元,它們是一種金屬-絕緣體-金屬波導,上有80納米寬的縫隙,波導腔內充填了光電有機物,波導壁上鍍有黃金,形成電極,在其上加以用數字信號進行調制的電壓信號后,波導內光電有機物的折射率會隨之發生相應變化,波導及由硅制成的耦合器引導光束分成兩路進入和離開縫隙,在波導的縫隙中激發出表面電磁波,即所謂的表面等離子體,這種電磁波也受到施加在兩個單元的電極上電信號的調制,兩路光束經過縫隙后再次重合,zui終獲得的光束其強度已經過數字信號的編碼調制,實現了光電信號間的轉換。實驗中,在寬帶光纖的光波頻譜(波長1500-1600納米)和電磁波頻率70千兆赫下實現了傳輸速率達每秒108千兆的穩定可靠數據傳輸。這種光電信號轉換器件可用目前常規的CMOS工藝制造,與目前常用的芯片的兼容性更好。該成果是德國卡爾斯魯厄技術研究院(KIT)和瑞士蘇黎世聯邦理工大學(ETH)合作開展的歐盟科研計劃項目NAVOLCHI(Nano Scale Disruptive Silicon-Plasmonic Platform for Chip-to-ChipInterconnection)的階段性成果。
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