Электрооптические модуляторы являются одними из ключевых компонентов современных оптоволоконных коммуникационных сетей. Они представляют собой оптический аналог электронного транзистора, только вместо электрического тока они позволяют управлять потоком фотонов света, проходящего сквозь структуру устройства, и модулировать оптический сигнал передаваемой информацией, представленной в двоичном виде.
Модуляторы находятся в каждом без исключения устройстве, к которому подключается оптоволоконный кабель и поэтому разработке новых видов таких модуляторов уделяется большое внимание.
Не так давно исследователи из Орегонского университета (Oregon State University, OSU) создали очередной новый вид электрооптического модулятора. Его размер составляет 0.6 на 8 микрон, что сопоставимо с размером бактерии и что делает это устройство самым маленьким в мире на сегодняшний день среди других подобных устройств.
Размер нового модулятора в 10 раз меньше размеров существующих устройств, а требующееся для его работы количество энергии в 100 раз меньше количества энергии, требующейся для работы самым эффективным устройствам такого класса.
Для создания нового электрооптического модулятора исследователи использовали токопроводящие прозрачные оксиды.
“Нашим главным изобретением является управляющий электрод, изготовленный из токопроводящего прозрачного оксида. Использование такого материала позволило объединить затвор с металл-оксидным полупроводниковым конденсатором и ультракомпактным фотонным кристаллом” – рассказывает Алан Ван (Alan Wang), профессор из Орегонского университета.
Помимо миниатюризации конструкции электрооптического модулятора, использование прозрачных материалов позволило увеличить в несколько раз эффективность электронно-фотонные взаимодействий, благодаря чему новый модулятор нуждается в крайне малом количестве энергии и обладает низким уровнем оптических потерь, которые составляют всего 0.5 дБ.
С энергетической точки зрения эффективность работы нового модулятора составляет 46 фемтоджоулей на бит информации, что, при условии его использования в суперкомпьютерах и информационных центрах, может привести к существенной экономии.