Présentation
Auteur(s)
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Delphine MARRIS-MORINI : Maître de conférences, Université Paris Sud-11, Institut d'électronique fondamentale, France
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Gilles RASIGADE : Post-doctorant, Institut d'électronique fondamentale, France
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Melissa ZIEBELL : Doctorante, Institut d'électronique fondamentale, France
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Papichaya CHAISAKUL : Doctorant, Institut d'électronique fondamentale, France
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Jean-Marc FÉDÉLI : Ingénieur, CEA-Leti, Grenoble, France
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Giovanni ISELLA : Chercheur, L-Ness, Politecnico di Milano, Italie
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Daniel CHRASTINA : Chercheur, L-Ness, Politecnico di Milano, Italie
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Laurent VIVIEN : Chargé de recherche, CNRS, Institut d'électronique fondamentale, France
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le modulateur optique est l'un des éléments clefs pour le développement de chaînes de communications optiques dans la filière silicium. Les déploiements récents ont permis d'obtenir des modulateurs en silicium présentant de très bonnes performances de 10 à 30 Gbit/s. Une solution émergente, à base de puits quantiques Ge/SiGe, présente des caractéristiques prometteuses pour la réalisation de structures très compactes et à faibles puissances consommées.
Optical modulators are one of the key building blocks for the development of silicon communication links. Recently, silicon modulators with good performances from 10 to 30 Gbit/s have been demonstrated. An alternative solution based in Ge/SiGe quantum wells is very promising for the demonstration of compact structures with low power consumption.
optoélectronique, photonique silicium, modulation optique, guide d'onde, hyperfréquence, optique intégrée
optoelectronics, silicon photonics, optical modulation, waveguide, radiofrequency, integrated optics
Domaine : Optoélectronique
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Photonique silicium
Domaines d'application : Communication optique
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité :
Centres de compétence : CNRS-UPS-IEF, CEA Leti, INL
Industriels : STMicroelectronics, Alcatel Thales 3-5 lab
Autres acteurs dans le monde : Intel, Luxtera, Kotura, Université de Surrey (UK), Université Cornell (US), A*STAR (Singapour)
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4. Conclusion, perspectives
Les études que nous avons menées sont novatrices dans le domaine de la modulation optique silicium. En effet, la réalisation d'un modulateur optique performant, à faibles pertes et présentant une grande passante électrique (supérieure à 10 GHz) représentait il y a à peine dix ans encore un véritable challenge. Nous avons réalisé les premières démonstrations expérimentales de variation d'indice de réfraction dans le silicium en exploitant la désertion de porteurs . Nous avons conçu des composants optoélectroniques performants en retenant tous les aspects, à la fois optiques (conception des structures interférométriques), électro-optiques (optimisation de la région active) et hyper-fréquence (conception des électrodes radio-fréquences). La mise en évidence des points clefs pour l'obtention de modulateurs performants a permis les démonstrations suivantes :
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un modulateur silicium Mach-Zehnder utilisant la déplétion de porteurs dans une diode pipin présentant simultanément 8 dB de taux d'extinction à 10 Gbit/s, des pertes de seulement 4 dB et un taux d'erreur par bit inférieur à 10–9 ; des taux d'extinction de 5,5 dB et 4,5 dB ont été mesurés respectivement à 24 et 28 Gbit/s ;
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un modulateur silicium à résonateur en anneau utilisant la déplétion de porteurs dans une...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - KOEHL (S.), LIU (A.), PANICCIA (M.) - Integrated silicon photonics : harnessing the data explosion. - OSA Optics and Photonics New, 22, p. 24-39 (2011).
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(2) - LIU (A.) et al - A high speed silicon optical modulator based on a metal-oxide-semiconductor capacitor. - Nature, 427, p. 615-618 (2004).
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(3) - SOREF (A.), BENNETT (B.R.) - Electro-optical effects in silicon. - IEEE J. Quant. Electron., 23(1), p. 123-129 (1987).
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(5) - LIAO (L.), SAMARA-RUBIO (D.), MORSE (M.), LIU (A.), HODGE (D.) - High speed silicon Mach-Zehnder modulator. - Optics Express, vol. 13, p. 3129-3135, avr. 2005.
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(6) - XU (Q.), SCHMIDT (B.),...
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