最新研究：超高速純矽調製器取得重大突破

據中國北京大學公告，北京大學電子學院王興軍教授、彭超教授、舒浩文研究員聯合團隊在超高速純矽調變器方面取得創紀錄突破，實現了全球首個電光帶寬達 110GHz 的純矽調變器，是自 2004 年英特爾在 《自然》期刊報導第一個 1GHz 矽調變器後，國際上首次把純矽調變器頻寬提高到 100GHz 以上。

相關研究成果日前以《110GHz 頻寬慢光矽調變器》為題線上發表於《科學 · 進展》。 

王興軍說：「這款純矽調變器同時具有超高頻寬、超小尺寸、超大通帶及互補金屬氧化物半導體（CMOS）整合製程相容等優勢，滿足了未來超高速應用場景對超高速率、高整合度、 多波長通訊、高熱穩定性及晶圓級生產等需求，是矽基光電子領域的重大突破，為高速、短距離資料中心和光通訊的應用提供了重要關鍵技術支撐，對於下一代資料中心的發展意義 重大。」

王興軍表示，隨著人工智慧、大數據、雲端運算等新一代資訊技術的大規模應用，全球數據總量呈指數式增長，以矽基光電子為代表的光電子整合技術成為光通訊系統的重要發展趨勢。在 在矽基光電子晶片系統中，矽基調變器可實現電訊號向光訊號的功能轉換，具有低成本、高整合度、CMOS 製程相容等優點，是完成片上資訊傳輸與處理的關鍵主動元件。

但受限於矽材料本身較慢的載子輸運速率，純矽調變器頻寬典型值一般為 30-40GHz，難以適應未來超過 100Gbaud 通訊速率的需要，因而也成為矽基光電子學 在高速領域發展的瓶頸之一。

在本次工作中，研究團隊針對傳統矽基調變器頻寬受限問題，利用矽基耦合諧振腔光波導結構引入慢光效應，建構了完整的矽基慢光調變器理論模型，透過合理調控結構 參數以綜合平衡光學與電氣指標因素，實現對調變器性能的深度最佳化。 

「研究團隊在不引入異質材料與複雜製程的前提下，實現了矽基調變器頻寬性能的飛躍，未來還可實現低成本晶圓級的量產，展示了矽基光電子學在下一代超 高速應用領域的巨大價值。」王興軍說。