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Low Power Silicon Electro-Optic Micro-Switch

Low Power Silicon Electro-Optic Micro-Switch
低功耗硅电光微动开关
批准号:
0300387
负责人:
Michal Lipson
金额:
$0.0万
依托单位:
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2003
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2003-05-15 至 2006-04-30

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
0300387立普森1.3和1.55微米光纤通信波长的硅基光电开关和调制器,用于光纤到户互连和局域网(LAN),提供了使用双极或互补金属氧化物半导体(CMOS)技术在硅衬底上集成光学元件和先进电子器件的可能性。然而,所提出的大多数硅电光(E-O)开关需要长相互作用距离和高驱动功率来获得显著的调制深度。为了实现高度的集成化和小型化,长的交互长度是不可取的。本文提出了一种基于平面法布里-珀罗(F-P)微腔的新型微米级平面硅电光开关,它具有低功耗、高调制深度的特点。利用自由载流子等离子体色散效应[1,2],利用横向p-i-n二极管调制腔区的折射率。利用高折射率对比度的Si/SiO_2分布布拉格反射镜(DBR)和沟槽隔离技术,将光场和注入载流子都严格限制在微腔中。光学限制是结构尺寸小、调制深度高的主要原因。载流子限制是器件低功耗的原因,PI初步计算表明,在25微瓦的功率驱动下,一个20微米长的器件可以有80%的调制深度。据他们所知,这相当于第一个实用的硅集成光子有源器件。这类新的有源器件将作为有源芯片上器件的构建块。这些器件包括可调谐滤波器、可调谐光栅、调制器、开关、自适应耦合器等。芯片上的全光系统可能成为一种现实,在这种情况下,廉价、紧凑的有源和无源设备可以集成在一起,并在芯片上单片生长。
英文摘要
0300387LipsonSilicon-based optoelectronic switches and modulators at 1.3 and 1.55-um fiber-opticcommunications-wavelengths for fiber-to-home interconnects and local areanetworks (LAN) offer the possibility of integrating optical elements and advancedelectronics on a silicon substrate using bipolar or complementary metal-oxidesemiconductor (CMOS) technology. Most of the proposed Si electro-optic (E-O)switches, however, require long interaction distance and high drive powers for obtaininga significant modulation depth. Long interaction lengths are undesirable in order toachieve high levels of integration and miniaturization. High electrical powers may inducecompeting thermo-optic effects.The PI proposes a new class of micrometer-size planar Si electro-optic switches withlow power consumption and high modulation depth.The device is based on a planar Fabry-Perot (F-P) microcavity. Free-carrierplasma dispersion effect [1,2] is used to modulate the refractive index of the cavity regionby using a lateral p-i-n diode. Both optical field and injected carriers are stronglyconfined in the microcavity using high-index-contrast Si/SiO2 distributed Braggreflectors (DBR) and trench isolation. The optical confinement accounts for the smallsize of the structure and its high modulation depth. The carrier confinement accounts forthe device low power consumption.The PIs preliminary calculations show that a 20-micron long device can have 80%modulation depth under 25 microwatt power drives. To the best of their knowledge thiscorresponds to the first practical Si integrated photonic active device.This new class of active devices will function as a building block for active on-chipSi devices. These devices include tunable filters, tunable grating, modulators,switches, adaptive couplers among others. All-optical systems on a chip could become areality where inexpensive, compact active and passive devices could be integrated andmonolithically grown on a chip.
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会议论文
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  • 批准号:
    1611090
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  • 财政年份:
    2016
  • 负责人:
    Michal Lipson
  • 依托单位:
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  • 批准号:
    1202265
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 资助金额:
    $30.0万
  • 财政年份:
    2012
  • 负责人:
    Michal Lipson
  • 依托单位:
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  • 批准号:
    1002060
  • 项目类别:
    Continuing Grant
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  • 财政年份:
    2010
  • 负责人:
    Michal Lipson
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    0729058
  • 项目类别:
    Standard Grant
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  • 负责人:
    Michal Lipson
  • 依托单位:
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海外基金
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