Forscher entwickeln schnellen, mikrometergroßen elektro-optischen Modulator

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Forscher der George Washington University entwickelten und demonstrierten zum ersten Mal einen elektro-optischen Modulator auf Siliziumbasis, der kleiner, genauso schnell und effizienter ist als modernste Technologien.

Durch Hinzufügen von Indium-Zinn-Oxid (ITO) – ein transparentes leitfähiges Oxid, das in Touchscreen-Displays und Solarzellen zu finden ist – zu einer Silizium-Photonenchip-Plattform konnten die Forscher ein kompaktes Gerät von 1 Mikrometer Größe herstellen, das Gigahertz-schnelle oder 1 Milliarde Mal pro Sekunde Signalmodulation liefert.Elektro-optische Modulatoren sind die Arbeitspferde des Internets.

Sie wandeln elektrische Daten von Computern und Smartphones in optische Datenströme für Glasfasernetze um und ermöglichen so moderne Datenkommunikation wie Videostreaming.

Die neue Erfindung kommt zur rechten Zeit, da die Nachfrage nach Datendiensten rasch wächst und sich auf Kommunikationsnetze der nächsten Generation zubewegt.

Unter Ausnutzung ihrer kompakten Grundfläche können elektro-optische Wandler als Wandler in optischer Computerhardware eingesetzt werden, wie z.B.

in optischen künstlichen neuronalen Netzwerken, die das menschliche Gehirn und eine Vielzahl anderer Anwendungen des modernen Lebens nachahmen.Die heute verwendeten elektro-optischen Modulatoren sind in der Regel zwischen 1 Millimeter und 1 Zentimeter groß.

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Die Verkleinerung ihrer Größe ermöglicht eine höhere Packungsdichte, was auf einem Chip unerlässlich ist.

Während Silizium oft als die passive Struktur dient, auf der photonische integrierte Schaltungen aufgebaut werden, induziert die Wechselwirkung von Licht und Materie bei Siliziummaterialien eine eher schwache optische Indexänderung, die eine größere Grundfläche des Bauelements erfordert.

Während Resonatoren zur Verstärkung dieses schwachen elektrooptischen Effekts verwendet werden könnten, schränken sie den optischen Betriebsbereich der Geräte ein und verursachen einen hohen Energieverbrauch der erforderlichen Heizelemente.Durch die heterogene Zugabe einer dünnen Materialschicht aus Indium-Zinn-Oxid auf den Silizium-Photonenwellenleiter-Chip haben Forscher der George Washington University unter der Leitung von Volker Sorger, einem außerordentlichen Professor für Elektrotechnik und Computer….

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