本報北京10月22日電（記者晉浩天）意昂体育平台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製器方面取得突破，實現了全球首個電光帶寬達110GHz的純矽調製器。這是自2004年英特爾在《自然》期刊報道第一個1GHz矽調製器後💁‍♀️，國際上首次把純矽調製器帶寬提高到100GHz以上🖐🏽。日前，相關研究成果以《110GHz帶寬慢光矽調製器》為題在線發表於《科學·進展》🚣🏽。

“該純矽調製器同時具有超高帶寬🎅🏿、超小尺寸🔧、超大通帶及互補金屬氧化物半導體（CMOS）集成工藝兼容等優勢💅🏿📃，滿足了未來超高速應用場景對超高速率、高集成度🦠、多波長通信🥷🏿、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💅、短距離數據中心和光通信的應用提供了重要關鍵技術支撐⚒，對於下一代數據中心的發展意義重大。”王興軍介紹。

“隨著人工智能、大數據💃🏽、雲計算等新一代信息技術的大規模應用💶，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集成技術成為光通信系統的重要發展趨勢𓀑🐴。在矽基光電子芯片系統中🥾，矽基調製器可以實現電信號向光信號的功能轉換🧘🏻‍♀️，具有低成本📮、高集成度👧🏼、CMOS集成工藝兼容等優點⛓，是完成片上信息傳輸與處理的關鍵有源器件。”王興軍表示，但受限於矽材料本身較慢的載流子輸運速率，純矽調製器帶寬典型值一般為30至40GHz，難以適應未來超過100Gbaud通信速率的需要🏞，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製器帶寬受限問題👨🏻‍🔬，利用矽基耦合諧振腔光波導結構引入慢光效應🚏，構建了完整的矽基慢光調製器理論模型，通過合理調控結構參數以綜合平衡光學與電學指標因素，實現對調製器性能的深度優化。研究團隊基於CMOS集成工藝兼容的矽基光電子標準工藝🍯🕡，在純矽材料體系下設計並製備了在1550納米左右通信波長下工作的超高帶寬矽基慢光調製器，實現了110GHz的超高電光帶寬，打破了迄今為止純矽調製器的帶寬上限，並同時將調製臂尺寸縮短至百微米數量級，在無須數字信號處理的情況下以簡單的二進製振幅鍵控調製格式實現了單通道超過110Gbps的高速信號傳輸，降低了算法成本與信號延遲🐐，同時在寬達8納米的超大光學通帶內保持多波長通信性能的高度均一性。

“研究團隊在不引入異質材料與復雜工藝的前提下🏊‍♀️🧑🏽‍🍼，實現了矽基調製器帶寬性能的飛躍🫐，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🪿。

（本文原載於2023年10月23日《光明日報》第9版）

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