An ultracompact silicon electro-opt

An ultracompact silicon electro-optic modulator operating at 1550-nm telecom wavelengths is proposed and analyzed theoretically, which consists of a Cu-TiO(2)-Si hybrid plasmonic donut resonator evanescently coupled with a conventional Si channel waveguide. Owing to a negative thermo-optic coefficient of TiO(2) (~-1.8 × 10(-4) K(-1)), the real part of effective modal index of the curved Cu-TiO(2)-Si hybrid waveguide can be temperature-independent (i.e., athermal) if the TiO(2) interlayer and the beneath Si core have a certain thickness ratio. A voltage applied between the ring-shaped Cu cap and a cylinder metal electrode positioned at the center of the donut,--which makes Ohmic contact to Si, induces a ~1-nm-thick free-electron accumulation layer at the TiO(2)/Si interface. The optical field intensity in this thin accumulation layer is significantly enhanced if the accumulation concentration is sufficiently large (i.e., > ~6 × 10(20) cm(-3)), which in turn modulates both the resonance wavelengths and the extinction ratio of the donut resonator simultaneously. For a modulator with the total footprint inclusive electrodes of ~8.6 μm(2), 50-nm-thick TiO(2), and 160-nm-thick Si core, FDTD simulation predicts that it has an insertion loss of ~2 dB, a modulation depth of ~8 dB at a voltage swing of ~6 V, a speed-of-response of ~35 GHz, and a switching energy of ~0.45 pJ/bit, and it is athermal around room temperature. The modulator's performances can be further improved by optimization of the coupling strength between the bus waveguide and the donut resonator.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Modulator electro ใยซิลิ ultracompact การทำงานที่ความยาวคลื่น 1550 nm เทเลคอมเสนอ และวิเคราะห์ตามหลักวิชา ซึ่งประกอบด้วยการติ้ว Cu (2) -ซีไฮบริโดนัท plasmonic resonator evanescently ควบคู่ไปกับเป็นปกติในช่อง waveguide เนื่องจากสัมประสิทธิ์การเทอร์โมใยลบของ TiO(2) (~-1.8 × 10(-4) K(-1)) ส่วนจริงของดัชนีประสิทธิภาพจนของโค้ง Cu TiO 2 ศรีไฮบริ waveguide จะไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ (เช่น athermal) ถ้า TiO(2) interlayer และภายใต้หลักสี่มีอัตราส่วนความหนาที่แน่นอนได้ แรงดันที่ใช้ระหว่าง Cu หมวกรูปวงแหวนและไฟฟ้าโลหะรูปทรงกระบอกวางของโดนัท, -ซึ่งทำให้ Ohmic ติดต่อซี ก่อให้เกิดชั้นสะสมเส้นหนา nm ~ 1 อิเล็กตรอนอิสระที่อินเทอร์เฟซ /Si ติ้ว (2) เพิ่มความเข้มแสงฟิลด์ในชั้นนี้สะสมบางมากถ้าเข้มข้นรวบรวมมีขนาดใหญ่เพียงพอ (เช่น > ~ 6 × 10(20) cm(-3)) ซึ่งใน modulates ความยาวคลื่นการสั่นพ้องและอัตราการสูญพันธุ์ของ resonator โดนัทพร้อมกัน สำหรับ modulator ด้วยหุงตรอยรวมรวมของ ~8.6 μm(2), 50-nm-หนา TiO(2) และหนา 160 nm ศรีหลัก FDTD จำลองทำนายว่า จะมีการสูญเสียแทรก ~ 2 dB ลึกเอ็ม ~ 8 db ที่สวิงแรงดันของ ~ 6 V เร็วของตอบสนองของ ~ 35 GHz และพลังงานสลับของพีเจ/บิตของ ~0.45 และ athermal รอบอุณหภูมิห้อง การแสดงของ modulator สามารถเพิ่มเติมปรับปรุง โดยเพิ่มประสิทธิภาพของแรงคลัป waveguide บัสและเซอร...โดนัท

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ซิลิคอน ultracompact โมดูเลเตอร์ไฟฟ้าปฏิบัติการแก้วนำแสงในช่วงความยาวคลื่นโทรคมนาคม 1550 นาโนเมตรมีการเสนอและวิเคราะห์ตามหลักวิชาซึ่งประกอบด้วย Cu-TiO (2) -Si ไฮบริดไอเสียโดนัท plasmonic evanescently ควบคู่ไปกับการชุมนุมท่อนำคลื่นช่องศรี เนื่องจากค่าส​​ัมประสิทธิ์ความร้อนใยแก้วนำแสงเชิงลบของ TiO (2) (~ -1.8 × 10 (-4) K (-1)) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งที่แท้จริงของดัชนีคำกริยาที่มีประสิทธิภาพของโค้ง Cu-TiO (2) -Si ท่อนำคลื่นไฮบริด สามารถอุณหภูมิอิสระ (เช่น athermal) ถ้า TiO (2) interlayer และใต้หลักศรีมีอัตราส่วนความหนาบาง แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ระหว่างแหวนรูปหมวกลูกบาศ์กและอิเล็กโทรดโลหะทรงกระบอกในตำแหน่งที่เป็นศูนย์กลางของโดนัทที่ - ซึ่งทำให้การติดต่อแบบโอห์มมิคไปศรีเจือจาง ~ 1 นาโนเมตรหนาฟรีอิเล็กตรอนชั้นสะสมที่ TiO (2 ) / อินเตอร์เฟซศรี ความเข้มของสนามแสงในชั้นบาง ๆ สะสมนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญถ้าความเข้มข้นของสะสมที่มีขนาดใหญ่พอสมควร (เช่น> ~ 6 × 10 (20) ซม. (-3)) ซึ่งในทางกลับกัน modulates ทั้งความยาวคลื่นเสียงสะท้อนและอัตราการสูญพันธุ์ของ แม่เหล็กโดนัทพร้อมกัน สำหรับโมดูเลเตอร์กับขั้วไฟฟ้ารวมรอยรวมของ ~ 8.6 ไมโครเมตร (2), 50 นาโนเมตรหนา TiO (2) และ 160 นาโนเมตรหนาหลักศรีจำลอง FDTD คาดการณ์ว่าจะมีการสูญเสียการแทรกของ ~ 2 เดซิเบลที่ ความลึกของการปรับ ~ 8 dB ที่แกว่งแรงดันไฟฟ้าของ ~ 6 V การตอบสนองความเร็วของของ ~ 35 GHz และเปลี่ยนพลังงานของ ~ 0.45 PJ / บิตและมันก็เป็น athermal รอบอุณหภูมิห้อง การแสดงของโมดูเลเตอร์ที่สามารถปรับปรุงให้ดีขึ้นต่อไปโดยการเพิ่มประสิทธิภาพของการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างความแรงของคลื่นนำรถบัสและไอเสียโดนัท

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เป็น MP4 ซิลิคอนเครื่องตรวจจับที่ 1550 nm ความยาวคลื่น modulator ปฏิบัติการโทรคมนาคมเสนอ และวิเคราะห์ตามหลักวิชา ซึ่งประกอบด้วยทองแดง TiO ( 2 ) - ศรีไฮบริด Plasmonic resonator evanescently โดนัทคู่กับท่อนำคลื่น ซี ช่องปกติ เนื่องจากทางเทอร์โมจักษุสัมประสิทธิ์ TiO ( 2 ) ( ~ - 1.8 × 10 ( - 4 ) - K ( - 1 ) )จริงส่วนหนึ่งของประสิทธิภาพการดัชนีโค้ง CU TiO ( 2 ) - ศรีไฮบริด waveguide สามารถอุณหภูมิอิสระ ( เช่น athermal ) ถ้า TiO ( 2 ) เป็นตัวเชื่อม และใต้ศรีหลักมีอัตราส่วนความหนาบาง แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ระหว่าง ring-shaped Cu Cap และกระบอกโลหะขั้ววางไว้ตรงกลางของโดนัท , - ซึ่งทำให้ค่าติดต่อกับจังหวัดทำให้อิเล็กตรอนอิสระ ~ 1-nm-thick สะสมชั้นที่ TiO ( 2 ) / ศรีอินเตอร์เฟซ แสงความเข้มสนามนี้สะสมเป็นชั้นบางอย่างมีนัยสำคัญเพิ่มถ้าการสะสมปริมาณขนาดใหญ่เพียงพอ ( เช่น > ~ 6 × 10 ( 20 ) cm ( - 1 ) ) ซึ่งในการเปิด modulates ทั้งสะท้อนความยาวคลื่นและการสูญพันธุ์ อัตราส่วนของโดนัทชุดพร้อมกันสำหรับเปลี่ยนเสียงกับรอยเท้าทั้งหมด รวมμขั้วไฟฟ้าของ ~ / m ( 2 ) , 50 nm และหนา ( 2 ) และ 160 nm หนาศรีหลัก , จำลองขึ้นมานั้น คาดการณ์ว่ามีการแทรกการสูญเสีย ~ 2 DB , การปรับความลึกของ ~ 8 dB ที่แรงดันสวิง ~ 6 V , ความเร็วในการตอบสนองของ ~ 1 GHz และใช้พลังงานของ ~ 0.45 PJ / บิตและเป็น athermal รอบ อุณหภูมิ ห้องการแสดงของ โมดูเลเตอร์ สามารถปรับปรุงเพิ่มเติม โดยการเพิ่มประสิทธิภาพของการเชื่อมต่อระหว่างรถแรงคลื่นและโดนัท resonator .