基于介电常数近零态和铟锡氧化物集成硅基波导的电光半加器

摘要：

为了解决传统电光混合运算逻辑单元速率低、功耗高、尺寸大等问题,以实现电光混合高速运算,本文设计了一种基于介电常数近零态(Epsilon-Near-Zero)和铟锡氧化物(ITO)薄膜电调控的集成硅基波导电光混合半加器.利用ITO激活材料薄膜的电调控特性实现了光路通断和交叉,从而实现了两位二进制数的半加法功能,通过3D-FDTD模拟仿真对器件模型结构参数进行了优化设计.仿真实验结果表明,当施加电压为0 V和2.35 V时,器件能够完成光信号逻辑控制.电光混合半加器工作在1550 nm波长时,其插入损耗为0.63 dB,消光比为31.73 dB,数据传输速率为61.62 GHz,每字节消耗能量为13.44 fJ,整个半加器尺寸小于21.3μm×1.5μm×1.2μm.该器件具有结构紧凑、插入损耗低等特点,为高速电光混合光学逻辑器件及半加器设计提供了理论依据.

关键词：硅基光电子学、电光半加器、介电常数近零态、耦合模理论、铟锡氧化物、光波导

所属期刊栏目：13

分类号：TN256;TP381(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家自然科学基金;广西省自然科学基金

在线出版日期：2020-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1001-1013