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Femtojoule electro-optic modulation using a silicon– organic hybrid device

Light(Science & Applications) 2015年第1期4卷 483-490页

作者： Sebastian Koeber Robert Palmer Matthias Lauermann Wolfgang Heni Delwin L Elder Dietmar Korn Markus Woessner Luca Alloatti Swen Koenig Philipp C Schindler Hui Yu Wim Bogaerts Larry R Dalton Wolfgang Freude Juerg Leuthold Christian Koos Institute of Photonics and Quantum Electronics(IPQ)and Institute of Microstructure Technology(IMT) Karlsruhe Institute of Technology(KIT)76131 KarlsruheGermany Now with:Institute of Electromagnetic Fields Swiss Federal Institute of Technology(ETH)ZurichSwitzerland University of Washington Department of ChemistrySeattleWA 98195-1700USA Now with:Massachusetts Institute of Technology Research Lab of Electronics(RLE)CambridgeMA 02139USA Now with:Infinera Corporation SunnyvaleCAUSA Ghent University–IMEC Photonics Research GroupDepartment of Information TechnologyGentBelgium Now with:Department of Information Science and Electronic Engineering Zhejiang UniversityHangzhou 310027China

Energy-efficient electro-optic modulators are at the heart of short-reach optical interconnects,and silicon photonics is considered the leading technology for realizing such ***,the performance of all-silicon devices is limited by intrinsic material *** particular,the absence of linear electro-optic effects in silicon renders the integration of energy-efficient photonic–electronic interfaces ***–organic hybrid(SOH)integration can overcome these limitations by combining nanophotonic silicon waveguides with organic cladding materials,thereby offering the prospect of designing optical properties by molecular *** this paper,we demonstrate an SOH Mach–Zehnder modulator with unprecedented efficiency:the 1-mm-long device consumes only 0.7 fJ bit^(-1) to generate a 12.5 Gbit s^(-1) data stream with a bit-error ratio below the threshold for hard-decision forward-error *** power consumption represents the lowest value demonstrated for a non-resonant Mach–Zehnder modulator in any material *** is enabled by a novel class of organic electro-optic materials that are designed for high chromophore density and enhanced molecular *** device features an electro-optic coefficient of r33<180 pm V^(-1) and can be operated at data rates of up to 40 Gbit s^(-1).

关键词： electro-optic materials electro-optic modulation nonlinear organic materials silicon-organic hybrid

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