Der optische Modulator verdoppelt nahezu die maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit von Geräten nach dem aktuellen Stand der Technik und demonstriert damit das Potenzial von energiesparenden und kostengünstigen Siliziumlösungen, die die Herstellungsprozesse nicht durch neue, mit CMOS nicht kompatible Materialien verkomplizieren.

Das Forschungsteam unter der Leitung von Professor Graham Reed vom Zepler Institute for Photonics and Nanoelectronics hat seine Ergebnisse in der Fachzeitschrift Optica veröffentlicht.

Der optische Modulator ist eine entscheidende Komponente in Systemen, die modernen Informations- und Kommunikationstechnologien dienen, nicht nur in traditionellen Datenkommunikationsverbindungen, sondern auch in der Mikrowellenphotonik oder in Computernetzwerken auf Chipebene.

Dr. Ke Li, Hauptautor und Haupterfinder der mit dieser Technologie verbundenen Patente, sagt: „Im Gegensatz zu früheren Arbeiten auf diesem Gebiet haben wir eine neue Designphilosophie eingeführt, bei der Photonik und Elektronik als ein einziges integriertes System betrachtet werden sollten, um den anspruchsvollen technischen Herausforderungen dieses Bereichs gerecht zu werden.“.

Die neue Forschung wurde innerhalb der Silicon Photonics Group in Southampton im Rahmen des Programms Silicon Photonics for Future Systems Grant des Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) vorangetrieben.

Professor Reed, stellvertretender Direktor des ORC, kommentiert: „Unsere Ergebnisse basieren auf einem vollständig integrierten elektronisch-photonischen System, nicht auf einem eigenständigen Siliziummodulator, der im Labor getestet wurde. In allen bisherigen Arbeiten, die nicht auf digitaler Signalverarbeitung zur Wiederherstellung der Signalintegrität beruhen, führte die Integration von Elektronik und Photonik zu einer geringeren Systemleistung im Vergleich zur Leistung der einzelnen Komponenten, was eine maximale Datenrate von etwa 56 Gbit/s zur Folge hatte.“.

„Während die meisten Forscher weltweit nach Systemverbesserungen von etwa 5 bis 10 Prozent streben, stellen unsere Ergebnisse eine Verbesserung von nahezu 100 Prozent dar. Wir freuen uns daher sehr, dass sich unsere Designphilosophie als erfolgreich erweist. Aus diesem Grund sind wir überzeugt, dass diese Ergebnisse wichtig sind, da sie die Art und Weise verändern könnten, wie Entwickler die Datenübertragungssysteme der Zukunft konfigurieren.“.

Der Siliziummodulator wurde im Rahmen des Forschungs- und Fertigungsservices CORNERSTONE der Universität Southampton hergestellt und mit kundenspezifischen Modulatorsteuerungen integriert, die in der Elektronikfertigung von TSMC in Taiwan entwickelt und gefertigt wurden. Die Fertigungs- und Integrationsarbeiten werden im Reinraumkomplex der Universität Southampton durchgeführt.

Die vollständige Studie „Elektronisch-photonische Konvergenz für Siliziumphotonik-Sender jenseits von 100 Gbit/s Ein-Aus-Tasten“ wurde in Optica y veröffentlicht Es ist hier erhältlich.