光変調器の最も重要な特性の1つは、変調速度または帯域幅です。これは、少なくとも利用可能な電子機器と同じくらい速くする必要があります。 100 GHzをはるかに超えるトランジット周波数を持つトランジスタは、90 nmのシリコンテクノロジーですでに実証されており、最小機能サイズが縮小すると速度がさらに増加します[1]。ただし、現在のシリコンベースのモジュレーターの帯域幅は限られています。シリコンは、その中心膜対称結晶構造のため、χ（2）の非線形性を持っていません。緊張したシリコンの使用は、すでに興味深い結果をもたらしました[2]が、非線形性はまだ実用的なデバイスを許可していません。したがって、最先端のシリコンフォトニックモジュレーターは、PNまたはピンジャンクションのフリーキャリアの分散に依然として依存しています[3–5]。前方バイアスジャンクションは、Vπl= 0.36 V mmのように低い電圧長積を示すことが示されていますが、変調速度は少数キャリアのダイナミクスによって制限されます。それでも、電気信号の事前エンファシスの助けを借りて、10 gbit/sのデータレートが生成されました[4]。代わりに逆バイアスされた接合部を使用して、帯域幅は約30 GHzに増加した[5,6]が、Voltagelength製品はVπl= 40 V mmに上昇しました。残念ながら、このようなプラズマ効果相モジュレーターは、望ましくない強度変調も生成し[7]、適用された電圧に非線形に応答します。ただし、QAMのような高度な変調フォーマットには、線形応答と純粋な位相変調が必要であり、電気光学効果の搾取（ポッケル効果[8]）が特に望ましいものになります。
2。SOHアプローチ
最近、シリコン有機ハイブリッド（SOH）アプローチが提案されています[9–12]。 SOH変調器の例を図1（a）に示します。光学界を導くスロット導波路と、光学導波路を金属電極に電気的に接続する2つのシリコンストリップで構成されています。電極は、光学損失を回避するために光学モーダルフィールドの外側にあります[13]、図1（b）。このデバイスは、スロットを均一に満たす電気光学的有機材料でコーティングされています。変調電圧は、金属の電気導波路によって運ばれ、導電性シリコンストリップのおかげでスロット全体に落ちます。得られた電界は、超高速電気光学効果を介してスロット内の屈折の指標を変化させます。スロットの幅は100 nmの幅であるため、ほとんどの材料の誘電強度の大きさの非常に強力な変調フィールドを生成するには、数ボルトで十分です。変調界と光学場の両方がスロット内に集中しているため、構造は高い変調効率を持っています。図1（b）[14]。実際、サブボルト操作[11]を使用したSOHモジュレーターの最初の実装はすでに示されており、最大40 GHzの正弦波変調が実証されています[15,16]。ただし、低電圧高速SOHモジュレーターを構築する際の課題は、非常に導電性接続ストリップを作成することです。同等の回路では、スロットはコンデンサCで表すことができ、抵抗器Rで導電性ストリップを表すことができます。図1（b）。対応するRC時定数は、デバイスの帯域幅を決定します[10,14,17,18]。抵抗Rを減らすために、シリコンストリップをドープすることが示唆されています[10,14]。ドーピングはシリコンストリップの導電率を増加させますが（したがって光学損失を増加させます）、不純物散乱によって電子移動度が損なわれるため、追加の損失ペナルティを支払います[10,14,19]。さらに、最新の製造の試みは、導電率が予想外に低いことを示しました。
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投稿時間：Mar-29-2023