最初,人们发明并创造了新设备。 然后他完善了他们的工作。 接下来是什么? 然后-以相同(甚至更好)的特性和功率减小该设备的尺寸。 因此,来自俄勒冈大学的科学家们走了同样的道路,创造了目前最小的电光调制器。 本发明的尺寸为0.6微米乘8微米。 只有细菌才能夸耀如此大的尺寸,而还不是全部。 微型调制器的体积是同类设备的10倍,因此能耗降低了100倍。 同时,由于尺寸减小和能耗降低,其操作效率并未降低。
我们现在都以某种方式使用连接到光纤网络的设备。 通过光纤网络,信息以二进制代码的形式传输。 这是对应用程序的非常夸张的描述。 为了使一切正常工作,并且信息没有损坏,并在必要时进行了传输,需要控制设备。 这种设备是电光调制器。 这些微型设备控制通过设备的光子的光流。 然后,对所发送的信息的光信号进行调制。
产生微型调制器的基础是具有半导体特性的透明氧化物。 这种材料不仅可以将栅极与金属氧化物半导体电容器和超紧凑型光子晶体相连,而且还可以将光损耗降低到0.5 dB。 微型调制器的效率为46 fJ / bit(每比特飞焦耳)。
创作者自己在报告中说:
硅光子学有潜力通过使用CMOS(互补金属氧化物半导体-互补金属氧化物半导体结构)来降低能耗并提高当前电子系统的吞吐量,从而改变未来的光学系统。 除了在光学网络中使用硅光子器件外,它们还可以控制逻辑门以执行某些光学计算。 然而,硅光子器件的效率仍然受到排便极限和相当低的等离子体弥散效应的限制。 尽管硅具有相对较高的折射率,但是它可以将与λ/ n标度成比例的硅波导内部的波长缩短到大约400-600 nm。 器件尺寸的进一步减小要求使用表面极化子,该极化子将波束缚在金属和电介质之间的界面处。 金属-绝缘体-金属(MIM)波导的极强光分布证明了超紧凑型和高频等离子体激元调制器的功能。 但是,等离激元结构和装置非常小,只能在很短的距离内传送信息。 因此,对于真实的光网络,必须使用混合的等离子体-电介质波导相互作用,这增加了设计和制造的复杂性。
调制器结构
(a)-调制器的3D图;
(b)是扫描电子调制器的彩色显微照片。 该图显示了MOS电容器(金属氧化物半导体)的放大区域;
(c)调制器的光学图像。图(a)示出了1-D硅聚碳酸酯铟锡氧化物纳米板。 该器件由嵌入在半波硅波导中纳米腔中心的MOS电容器组成,该波导位于宽度为500 nm,长度为250 nm的SOI(绝缘体上的硅)基底上。 一对衍射耦合器集成在一起以排泄光纤中的光。 聚碳酸酯板设定了电子束光刻和反应离子刻蚀的边界。 光子晶体的两个镜像段位于纳米板上。 气孔的大小从板的中心到两个镜段的边缘呈四边形逐渐变细。 他们每个人都有12个这样的孔。 填充因子从中心的0.23减少到边缘的0.1。 该系数由公式
f = A / pw表示 ,其中
A是气孔的区域,
p是孔之间的间隙,
w是波导的宽度。 为了使调制器在电信波导中工作,p为340 nm。 在板的中心,ITO / SiO2 / Si膜形成一个MOS电容器;其截面图如下所示:

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链接 。
结语技术正在发展和进步。 而且,此过程并不总是与它们的效率或功率的专有增加相关。 目前,人类的发展越来越关注现有设备的微型化。 此过程的主要任务是保持设备的能源效率和生产率,甚至改善这些指标,同时减小其实际尺寸。
创建的微型调制器是如何减小它的生动示例。 它的尺寸已经比其前代产品小10倍,同时能源效率也提高了100倍。 那些需要以最小的成本获得最高性能的超级计算机的研究人员将对这种特性产生极大的兴趣,我们可以说,谁不想创建一个超级计算机来回答像电池遥控器这样的电池问题。
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