Vid denna veckas IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM 2014), nanoelektronikforskningscentret imec och dess associerade labb vid Gents universitet har demonstrerat branschens första integrerade grafen optiska elektroabsorptionsmodulator (EAM) som kan modulationshastigheter på 10 Gb/s. Genom att kombinera låg insättningsförlust, låg drivspänning, hög termisk stabilitet, bredbandsdrift och kompakt fotavtryck, enheten markerar en viktig milstolpe i förverkligandet av nästa generation, högdensitet och lågeffekts integrerade optiska sammankopplingar.
Integrerade optiska modulatorer med hög modulationshastighet, litet fotavtryck och bredbandsdrift är mycket önskvärda för framtida optiska sammankopplingar på chipnivå. Grafen är ett lovande material för att uppnå detta, på grund av dess snabba avstämbara absorption över ett brett spektralområde. Imecs grafen-kisel EAM består av en 50 µm lång grafen-oxid-kisel kondensatorstruktur implementerad ovanpå en planariserad kisel-på-isolator (SOI) rib-vågledare. För första gången, optisk modulering av hög kvalitet demonstrerades i en hybrid grafen-kiselmodulator, med bithastigheter upp till 10 Gb/s. En konkurrenskraftig optisk insättningsförlust under 4dB och utsläckningsförhållande på 2,5dB erhölls över ett brett våglängdsområde på 80nm runt 1550nm centrumvåglängd. Dessutom, inga signifikanta förändringar i prestanda observerades för temperaturer i intervallet 20-49°C, vilket innebär en robust atermisk operation. Som sådan, imecs grafen-kisel EAM överträffar toppmoderna SiGe EAMs när det gäller termisk robusthet och optiska bandbreddsspecifikationer.
"Med detta genombrottsresultat, imec har illustrerat den enorma potentialen hos grafenoptiska EA-modulatorer med avseende på termisk, bandbredd, och fotavtrycksfördelar, sa Philippe Absil, 3D och Optical Technologies avdelningschef på imec. "Denna prestation understryker vårt engagerade arbete och branschledarskap inom forskning och utveckling på högbandbreddschip-nivå optisk ingång/utgång. Framtida arbete kommer att fokusera på att ytterligare förbättra moduleringshastigheten för vår grafen EAM, liknande hastigheten som erhålls i högt optimerade Si(Ge)-modulatorer (30-50 Gb/s)."
