Ключевой компонент интерфейса между электронными и световыми схемами получает повышение производительности благодаря исследованиям Сингапурского агентства по науке, технологиям и исследованиям (A * STAR), которые объединяют ранее независимые симуляции двух систем. Это исследование подчеркивает возможности улучшения оптико-электронных схем как важнейших компонентов современных систем связи.
Свет имеет особые преимущества по сравнению с обычной электроникой — он может передаваться с высокой точностью на большие расстояния и может нести гораздо больше информации. Оптоволоконные сети используют эти преимущества для быстрой и эффективной передачи данных.
Однако устройства на каждом конце оптического волокна обычно построены на традиционной электронике, и производительность этого электрооптического интерфейса является фактором, ограничивающим скорость передачи данных.Многие исследования были сосредоточены на разработке более быстрых и компактных электрооптических компонентов, которые можно интегрировать в обычные электронные схемы и микрочипы на основе кремния. Но прогрессу препятствует сложность моделирования как электронных, так и оптических эффектов в одном устройстве.
Вскоре Тор Лим и его коллеги из Института высокопроизводительных вычислений A * STAR нашли способ объединить электронные и оптические эффекты в единую модель численного моделирования. Теперь они демонстрируют, что это может значительно повысить производительность кремниевого оптического модулятора.
«Оптические модуляторы — это электрооптические устройства, которые изменяют распространяющийся свет, применяя электрические импульсы», — говорит Лим. «Они используются в системах оптической связи для кодирования электронной информации в лазерные лучи».Несмотря на то, что существует множество производственных параметров кремниевых модуляторов, существует также множество производственных ограничений, поэтому для нахождения оптимального набора параметров требуются кропотливые вычисления.
«Проблема в том, что для такой исследовательской работы обычно необходимо выполнять два типа моделирования — электрическое, а затем оптическое моделирование с использованием двух разных типов программного обеспечения. Это требует больших вычислительных затрат с точки зрения времени и ресурсов моделирования», — объясняет Лим. «Наш внутренний код выполняет электрическое и оптическое моделирование на единой платформе без потери точности данных».Метод команды позволяет визуализировать электро-оптическое взаимодействие внутри модулятора, показывая интенсивность света в виде наложения на распределение электронных свойств модулятора. Затем можно настроить точное положение наноразмерных элементов и электронных свойств для достижения наилучших оптических характеристик.
«С помощью моделирования и оптимизации с использованием нашего внутреннего кода мы можем разработать кремниевый модулятор с лучшими в своем классе характеристиками, — говорит Лим, — что будет способствовать разработке высокоскоростных оптических систем передачи данных с низкими потерями».Аффилированные с A * STAR исследователи, участвующие в этом исследовании, представляют Институт высокопроизводительных вычислений.