En viktig gränssnittskomponent mellan elektroniska och ljusbaserade kretsar får en förbättring av prestanda genom A*STAR-forskning som kombinerar tidigare oberoende simuleringar av de två systemen. Denna forskning belyser möjligheten att förbättra elektro-optiska kretsar som kritiska komponenter i moderna kommunikationssystem.
Ljus erbjuder speciella fördelar jämfört med konventionell elektronik - det kan överföras med hög trohet över långa avstånd, och kan bära mycket mer information. Optiska fibernät utnyttjar dessa fördelar för snabb och effektiv datakommunikation. Enheterna i varje ände av en optisk fiber, dock, är vanligtvis byggda på konventionell elektronik, och prestanda för detta elektro-optiska gränssnitt är en faktor som begränsar hastigheten för dataöverföring.
Mycket forskning har fokuserat på utveckling av snabbare och mindre elektrooptiska komponenter som kan integreras i konventionella kiselbaserade elektroniska kretsar och mikrochips. Men framstegen har hindrats av komplexiteten att simulera både elektroniska och optiska effekter i samma enhet.
Snart hittade Thor Lim och kollegor från A*STAR Institute of High Performance Computing ett sätt att kombinera elektroniska och optiska effekter till en enda numerisk simuleringsmodell. De visar nu att det avsevärt kan öka prestandan hos en optisk modulator av kisel.
"Optiska modulatorer är elektrooptiska enheter som modifierar utbredningsljuset genom att applicera elektriska pulser, " säger Lim. "De används i optiska kommunikationssystem för att koda elektronisk information till laserstrålar."
Även om det finns många tillverkningsparametrar för kiselmodulatorer, det finns också många fabrikationsbegränsningar, och så att hitta den optimala uppsättningen parametrar kräver noggrann beräkning.
"Problemet är att två typer av simulering vanligtvis måste utföras för sådant forskningsarbete - elektrisk följt av optisk simulering med två olika typer av programvara. Detta är beräkningsmässigt dyrt när det gäller simuleringstid och resurser, "förklarar Lim." Vår interna kod utför både elektrisk och optisk simulering i en enda plattform utan förlust av datatrohet. "
Teamets metod gör att den elektrisk-optiska interaktionen inuti modulatorn kan visualiseras genom att visa ljusintensiteten som en överlagring av modulatorns fördelning av elektroniska egenskaper. Den exakta positionen för funktionerna i nanoskala och de elektroniska egenskaperna kan sedan finjusteras för att uppnå bästa optiska prestanda.
"Med modellering och optimering med hjälp av vår interna kod, vi kan designa en kiselmodulator med bästa prestanda i klassen, "säger Lim, "vilket kommer att underlätta utvecklingen av lågförlust, höghastighetsoptiska dataöverföringssystem. "
