Повышение уровня производительности модуляторов кремниевой фотоники: современное состояние и обзор новых технологий

Оптические линии передачи движутся к всё более высоким скоростям передачи данных, одновременно сокращаясь до всё более коротких расстояний, причём оптические связи рассматриваются даже на уровне кристалла. Масштабирование скорости и протяжённости оптических линий требует от модуляторов одновременного высокого уровня производительности и экономической эффективности. Кремниевая фотоника (SiPh), технология фотонных интегральных схем, использующая развитые методы производства КМОП (комплементарной металл-оксид-полупроводниковой) технологии, обладает хорошими предпосылками для обеспечения требуемой производительности, цены и объёмов производства для высокоскоростных модуляторов будущих оптических коммуникационных линий. В SiPh для создания эффективных высокоскоростных модуляторов использовался эффект плазменной дисперсии — в режимах инжекции, истощения или накопления. Высокоскоростные кремниевые модуляторы, основанные на плазменной дисперсии, были коммерчески внедрены и показали отличные характеристики. В последние годы произошёл сдвиг парадигмы: интеграция различных электропреломляющих и электро-поглощающих материалов открыла дополнительные пути к созданию высокоэффективных модуляторов на базе SiPh. Эти модуляторы находятся на ранних этапах своего развития и обещают превзойти ограничения, наложенные физическими свойствами кремния. Цель данного исследования — предоставить всесторонний обзор современных (т.е. основанных на плазменной дисперсии) модуляторов и новых реализаций модуляторов, предполагающих интеграцию новых материалов с SiPh.