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等離子體電光調(diào)制器研究與應(yīng)用文獻(xiàn)

發(fā)布時(shí)間:2024-08-23 08:39:19 瀏覽量:99 作者:Givin

摘要

昊量光電新推出基于表面等離子體激元(SPP)和硅光子集成技術(shù)的高速等離子體電光調(diào)制器梁丘,zui高帶寬可達(dá)145GHz侵浸,可被廣泛用于通信,量子氛谜,測(cè)試測(cè)量等領(lǐng)域通惫,不僅提供帶寬70GHz-145GHz的環(huán)形諧振調(diào)制器(RRM),馬赫增德爾調(diào)制器(MZM)混蔼,同相正交調(diào)制器(IQM)封裝調(diào)制器模塊及芯片,還可以根據(jù)客戶需求提供定制化產(chǎn)品珊燎。

正文


等離子體光調(diào)制研究與應(yīng)用文獻(xiàn)


昊量光電新推出基于表面等離子體激元(SPP)和硅光子集成技術(shù)的高速等離子體電光調(diào)制器槽地,zui高帶寬可達(dá)145GHz,可被廣泛用于通信芦瘾,量子捌蚊,測(cè)試測(cè)量等領(lǐng)域,不僅提供帶寬70GHz-145GHz的環(huán)形諧振調(diào)制器(RRM)近弟,馬赫增德爾調(diào)制器(MZM)缅糟,同相正交調(diào)制器(IQM)封裝調(diào)制器模塊及芯片,還可以根據(jù)客戶需求提供定制化產(chǎn)品祷愉。以下是基于等離子體激元及硅光子封裝技術(shù)開發(fā)的高速等離子體電光調(diào)制器的相關(guān)研究論文及應(yīng)用文獻(xiàn)介紹窗宦。


1. 帶寬超過(guò)100GHz,等離子體損耗減少的低溫環(huán)境下的等離子體調(diào)制器(Plasmonic Modulators in Cryogenic Environment Featuring Bandwidths in Excess of 100 GHz and Reduced Plasmonic Losses)二鳄,D. Bisang, et al(ACS Photonics, 2024)

摘要:低溫量子應(yīng)用需要越來(lái)越多的互連和帶寬赴涵。預(yù)計(jì)光子鏈路將提供高帶寬、低熱負(fù)荷和低噪聲的數(shù)據(jù)傳輸订讼,使下一代可擴(kuò)展量子計(jì)算系統(tǒng)成為可能髓窜。然而,它們需要在低溫下工作的高速和節(jié)能調(diào)制器來(lái)進(jìn)行電光信號(hào)轉(zhuǎn)換欺殿。在這里纱烘,等離子體有機(jī)電光調(diào)制器在4 K下工作杨拐,帶寬>100 GHz,驅(qū)動(dòng)電壓低至96 mV擂啥,與室溫相比哄陶,等離子體傳播損耗顯著降低40%以上。利用等離子體馬赫-曾德爾調(diào)制器和等離子體環(huán)形諧振器調(diào)制器分別在1528 nm和1285 nm處進(jìn)行了數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)哺壶,證明了低溫電光信號(hào)轉(zhuǎn)換速度可達(dá)160 Gbit/s和256 Gbit/s屋吨。這項(xiàng)工作表明,等離子調(diào)制器非常適合未來(lái)在低溫環(huán)境中高速山宾、可擴(kuò)展和節(jié)能的光子互連至扰。

 

2. 用于未來(lái)RoF系統(tǒng)的全無(wú)源亞太赫茲對(duì)光接收機(jī)的等離子體片上天線(Plasmonic On-Chip Antenna Enabling Fully Passive sub-THz-to-optical receiver for Future RoF Systems),H. Ibili, et al (OFC, 2024)

摘要:我們演示了一種全無(wú)源片上天線集成等離子調(diào)制器接收器资锰,內(nèi)置在235GHz左右的場(chǎng)增強(qiáng)為10,000敢课,使射頻電子冗余。在無(wú)線亞太赫茲鏈路中傳輸高達(dá)80Gbit/s绷杜。

 

3. 在1400米范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)160 Gbps直接亞太赫茲到光轉(zhuǎn)換的雙向帶接收器(Dual-Sideband Receiver Enabling 160 Gbps Direct subThz-to-optical Conversion over 1400 m)直秆,T. Blatter et al (OFC, 2024)

摘要:介紹了一種用于射頻鏈路的雙向帶接收方案,可提供高達(dá)3db的靈敏度改進(jìn)鞭盟,并測(cè)試了在226 GHz射頻下160 Gbps光纖網(wǎng)絡(luò)之間架橋1400 m的無(wú)線距離圾结。

 

4. 單載波網(wǎng)絡(luò)400 Gbit/s IM/DD超過(guò)400 m光纖實(shí)現(xiàn)等離子體馬赫-曾德調(diào)制器(Single carrier net 400 Gbit/s IM/DD over 400 m Fiber enabLED by Plasmonic Mach-Zehnder Modulator),L. Kulmer, et al(OFC, 2024)

摘要:我們利用等離子體MZM編碼的178GBd PAM8信號(hào)演示了437.1Gbit/s的IM/DD鏈路齿诉。符號(hào)速率高達(dá)256GBd筝野,傳輸超過(guò)400m,同時(shí)保持凈速率>400Gbit/s已成功演示粤剧。

 

5. 共振微波-光子協(xié)同設(shè)計(jì)的調(diào)制增強(qiáng)modulation Enhancement Through Resonant Microwave-Photonic Co-Design)歇竟,D. Moor, et al(ECOC, 2023)

摘要:傳統(tǒng)的光子學(xué)設(shè)計(jì)導(dǎo)致器件對(duì)環(huán)境和缺陷非常敏感,體積龐大抵恋,效率低下途蒋,因此禁止縮放。光子學(xué)逆設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生比許多優(yōu)點(diǎn)的zui優(yōu)器件馋记,完全兼容基于代工的制造号坡,甚至可以實(shí)現(xiàn)光子學(xué)的新功能。示例包括片上和片對(duì)片光學(xué)互連中的無(wú)錯(cuò)誤傳輸梯醒,速度超過(guò)Tb/s宽堆,片上非線性光學(xué)隔離器色散工程緊湊和高Q諧振器茸习,可擴(kuò)展量子光子學(xué)畜隶,甚至芯片上的激光驅(qū)動(dòng)粒子加速器。

 

6. 未來(lái)zui高速度自由空間光通信的等離子調(diào)制器(Plasmonic Modulators for Future Highest-Speed Free Space optical communications),L. Kulmer, et al.(OFC, 2023)

摘要:等離子體調(diào)制器已被評(píng)估為在53公里踹流的自由空間光鏈路中高達(dá)200Gbaud的運(yùn)行籽慢。它們被證明能夠承受空間輻射和大溫度范圍浸遗,使其成為空間應(yīng)用的理想選擇。

 

7. 片上系統(tǒng)光子集成電路在硅光子學(xué)和等離子體的作用(System-on-Chip Photonic Integrated Circuits in Silicon Photonics and the Role of plasmonics)箱亿,C. Hoessbacher, et al. (OFC, 2023)

摘要:本文回顧了硅光子學(xué)上的光子集成電路跛锌。我們重點(diǎn)討論了光通信、傳感和量子技術(shù)應(yīng)用中的芯片上系統(tǒng)届惋,并概述了等離子體在硅光子學(xué)中的作用髓帽。

 

8. 由相干調(diào)制和全自適應(yīng)光學(xué)實(shí)現(xiàn)的Tbit/s線速率衛(wèi)星饋線鏈路(Tbit/s line-rate satellite feeder links enabled by coherent modulation and full-adaptive optics),Y. Horst, et al. (Light: Science & Applications, 2023)

摘要:自由空間光通信技術(shù)是滿足未來(lái)星地網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的一種解決方案脑豹。它們可以克服射頻瓶頸郑藏,僅用少數(shù)地面站就能達(dá)到Tbit/s的數(shù)據(jù)速率。在這里瘩欺,我們展示了在瑞士阿爾卑斯山的少女峰山頂(3700米)和伯爾尼市附近的齊默爾瓦爾德天文臺(tái)(895米)之間53.42公里的自由空間信道上的單載波Tbit/s線速率傳輸必盖,實(shí)現(xiàn)了高達(dá)0.94 Tbit/s的凈速率。在這種情況下俱饿,模擬了湍流條件下的衛(wèi)星-地面饋線連接歌粥。盡管條件不利,但通過(guò)采用全自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)來(lái)糾正信道的畸變波前和使用偏振復(fù)用高階復(fù)雜調(diào)制格式稍途,實(shí)現(xiàn)了高吞吐量。研究發(fā)現(xiàn)砚婆,自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)不會(huì)對(duì)相干調(diào)制格式的接收產(chǎn)生畸變械拍。此外,我們還介紹了星座調(diào)制——一種新的四維BPSK (4D-BPSK)調(diào)制格式装盯,作為在zui低信噪比下傳輸高數(shù)據(jù)速率的技術(shù)坷虑。通過(guò)這種方式,我們展示了53公里FSO傳輸速率為13.3 Gbit/s和210 Gbit/s埂奈,每比特分別只有4.3和7.8光子迄损,誤碼率為1?10-3。實(shí)驗(yàn)表明账磺,先jin的相干調(diào)制編碼與全自適應(yīng)光濾波相結(jié)合是實(shí)現(xiàn)下一代Tbit/s衛(wèi)星通信實(shí)用化的有效手段芹敌。

 

9. 反向納米聚焦波導(dǎo)中鉺的發(fā)射增強(qiáng)(Emission enhancement of erbium in a reverse nanofocusing waveguide),N. Güsken, et al. (Nature Communications, 2023)

摘要:自75年前珀塞爾發(fā)表開創(chuàng)性報(bào)告以來(lái)垮抗,電磁諧振器已被用于控制光-物質(zhì)相互作用氏捞,以制造更亮的輻射源,并對(duì)光和物質(zhì)的量子態(tài)進(jìn)行前所未有的控制冒版。事實(shí)上液茎,光學(xué)諧振器如微腔和等離子體天線提供了很好的控制,但只能在有限的光譜范圍內(nèi)。通常需要相互調(diào)諧和匹配發(fā)射和諧振器頻率的策略捆等,這是復(fù)雜的滞造,并且排除了同時(shí)增強(qiáng)多個(gè)躍遷的可能性。在這封信中栋烤,我們報(bào)告了基于Purcell效應(yīng)的Er3+離子在單等離子體波導(dǎo)中穿越電信C波段的強(qiáng)輻射發(fā)射率增強(qiáng)谒养。我們的間隙波導(dǎo)采用反向納米聚焦方法,有效地增強(qiáng)班缎、提取和引導(dǎo)納米尺度的發(fā)射到光子波導(dǎo)蝴光,同時(shí)保持等離子體損耗zui小。值得注意的是达址,大的寬帶Purcell增強(qiáng)使我們能夠解決斯塔克分裂電偶極子躍遷蔑祟,這通常只在低溫條件下觀察到。多量子態(tài)同時(shí)輻射發(fā)射增強(qiáng)是光子量子網(wǎng)絡(luò)和片上數(shù)據(jù)通信的重要研究方向沉唠。

 

10. 高帶寬疆虚、耐高溫的諧振等離子體微跑道調(diào)制器(Resonant plasmonic micro-racetrack modulators with high bandwidth and high temperature tolerance) ,M. Eppenberger, et al(Nature, 2023)

摘要:諧振調(diào)制器將電數(shù)據(jù)編碼到波長(zhǎng)復(fù)用的光載波上满葛。今天径簿,硅微環(huán)調(diào)制器被認(rèn)為有希望實(shí)現(xiàn)這種鏈接;然而嘀韧,它們提供的帶寬有限篇亭,并且需要熱穩(wěn)定系統(tǒng)。在這里锄贷,我們提出了等離子體微跑道調(diào)制器作為硅微環(huán)的潛在繼任者:它們同樣緊湊译蒂,與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體級(jí)驅(qū)動(dòng)電壓兼容,但提供176 GHz的電光帶寬谊却,對(duì)工作溫度變化的穩(wěn)定性提高了28倍柔昼,并且沒有自熱效應(yīng)。這種耐溫度的有機(jī)電光材料可以在85°C的設(shè)備溫度下工作炎辨。我們展示了用單個(gè)諧振調(diào)制器以12.3fJ/bit的速度傳輸高達(dá)408 Gbps的強(qiáng)度調(diào)制傳輸捕透。等離子體微跑道調(diào)制器提供了一種解決方案,以小的占地面積編碼高數(shù)據(jù)速率(例如碴萧,下一代通信鏈路設(shè)想的1.6 Tbps)乙嘀,具有低功耗和邊際(如果沒有)溫度控制。

 

11. 基于硅光子學(xué)的雙驅(qū)動(dòng)等離子體-有機(jī)混合I/Q調(diào)制器產(chǎn)生和傳輸160 Gbaud QPSK相干信號(hào)(Generation and transmission of 160-Gbaud QPSK Coherent Signals using a Dual-Drive Plasmonic-Organic Hybrid I/Q modulator on Silicon Photonics)破喻,H. Mardoyan, et al(IEEE, 2022)

摘要:本文報(bào)道了基于等離子體技術(shù)的100Gbd以上信號(hào)的相干傳輸乒躺。利用硅光子學(xué)平臺(tái)上的雙驅(qū)動(dòng)等離子體-有機(jī)混合I/Q調(diào)制器,我們演示了160-GBaud QPSK和140-GBaud 16QAM調(diào)制的成功傳輸低缩。

 

12. 利用等離子體馬赫曾德調(diào)制器的超高凈比特率363 Gbit/s PAM-8和279 Gbit/s多二進(jìn)制光傳輸(Ultrahigh-Net-Bitrate 363 Gbit/s PAM-8 and 279 Gbit/s Polybinary Optical Transmission Using Plasmonic Mach-Zehnder Modulator)嘉冒,H. Qian, et al (Journal of Lightwave Technology, 2022)

摘要:我們總結(jié)了超寬帶等離子體馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)在強(qiáng)度調(diào)制和直接檢測(cè)(IM/DD)系統(tǒng)中的實(shí)驗(yàn)探索曹货,用于高達(dá)10公里的短距離光傳輸。我們研究了超高符號(hào)速率(高達(dá)304 GBd)的多電平光信號(hào)的調(diào)制讳推、傳輸和接收顶籽,采用兩種不同的信號(hào)方案:脈沖幅度調(diào)制(PAM),具有多達(dá)8個(gè)幅度級(jí)和部分響應(yīng)編碼的二進(jìn)制(多二進(jìn)制)調(diào)制银觅,存儲(chǔ)長(zhǎng)度高達(dá)4礼饱。通過(guò)將性能映射到連接的軟判決(SD)和硬判決(HD)前向糾錯(cuò)(FEC)編碼方案,在10公里標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸后究驴,PAM-8信令的凈比特率可達(dá)363.4 Gbit/s镊绪,四二進(jìn)制(多二進(jìn)制)信令的凈比特率可達(dá)279.0 Gbit/s∪饔牵考慮到純高清編碼方案蝴韭,PAM-6的凈比特率為318.0 Gbit/s,四二進(jìn)制的凈比特率為277.1 Gbit/s熙侍。

 

13. 提高諧振跑道等離子體-有機(jī)混合調(diào)制器的穩(wěn)定性(Enhanced Stability of Resonant Racetrack Plasmonic-Organic-Hybrid Modulators)榄鉴,M. Eppenberger, et al(IEEE, 2022)

摘要:與基于等離子體色散效應(yīng)的諧振調(diào)制器相比,高速緊湊的等離子體有機(jī)跑道調(diào)制器在保持熱可調(diào)性的同時(shí)蛉抓,對(duì)工作條件變化的魯棒性要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)庆尘。在80°C下穩(wěn)定運(yùn)行,無(wú)退化巷送。

 

14. Tbit/s單通道53公里自由空間光傳輸——評(píng)估GEO衛(wèi)星光學(xué)饋線鏈路的可行性(Tbit/s Single Channel 53 km Free-Space Optical Transmission — Assessing the Feasibility of Optical GEO-Satellite Feeder Links)驶忌,B. Bitachon, et al (Optica Publishing Group, 2022)

摘要:演示了1 Tbps 53km單通道自由空間光(FSO)鏈路。采用了高帶寬笑跛、高階調(diào)制格式和先jin的自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)付魔。我們表明,非線性香農(nóng)極限的缺失與自適應(yīng)光學(xué)相結(jié)合堡牡,可以以低鏈路故障記錄數(shù)據(jù)傳輸抒抬。

 

15. 等離子體光子晶體——微米尺度上的太比特調(diào)制(Plasmonic PICs — Terabit Modulation on the Micrometer Scale) 杨刨,W. Heni, et al (ECOC, 2022)

摘要:等離子體PICs提供緊湊的高速光子和等離子體元件晤柄,實(shí)現(xiàn)新一代可擴(kuò)展的光子系統(tǒng)解決方案。我們解釋底層技術(shù)妖胀,重點(diǎn)介紹關(guān)鍵應(yīng)用芥颈,回顧技術(shù)演示,并討論未來(lái)的機(jī)會(huì)赚抡。

 

16. >500 GHz帶寬石墨烯光電探測(cè)器實(shí)現(xiàn)zui高容量等離子體到等離子體鏈路(>500 GHz Bandwidth Graphene Photodetector Enabling Highest-Capacity Plasmonic-to-Plasmonic Links)爬坑,S. K?pfli, et al(ECOC, 2022)

摘要:介紹了一種新型垂直入射超材料增強(qiáng)石墨烯光電探測(cè)器,其光譜窗口為200nm涂臣,設(shè)置限制帶寬為500GHz盾计。光電探測(cè)器已經(jīng)在提供前所未有的250 GHz帶寬的全等離子體EOE鏈路中進(jìn)行了數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試售担。

 

17. 低溫應(yīng)用的等離子體100 GHz電光調(diào)制器(Plasmonic 100-GHz Electro-Optic Modulators for Cryogenic Applications),P. Habegger, et al(ECOC, 2022)

摘要:我們展示了一種節(jié)能的100 GHz等離子體調(diào)制器署辉,工作在4 K族铆,在0.1 V的超低驅(qū)動(dòng)電壓下實(shí)現(xiàn)超過(guò)128 GBd的數(shù)據(jù)調(diào)制。低溫下的高速元件是可擴(kuò)展的下一代量子計(jì)算系統(tǒng)的重要組成部分哭尝。

 

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