Integrated silicon carbide modulator for CMOS photonics
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The electro-optic modulator encodes electrical signals onto an optical carrier, and is essential for the operation of global communication systems and data centers that society demands. An ideal modulator results from scalable semiconductor fabrication and is integrable with electronics. Accordingly, it is compatible with complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) fabrication processes. Moreover, modulators using the Pockels effect enables low loss, ultrafast, and wide-bandwidth data transmission. Although strained silicon-based modulators could satisfy these criteria, fundamental limitations such as two-photon absorption, poor thermal stability and a narrow transparency window hinder their performance. On the other hand, as a wide bandgap semiconductor material, silicon carbide is CMOS compatible and does not suffer from these limitations. Due to its combination of color centers, high breakdown voltage, and strong thermal conductivity, silicon carbide is a promising material for CMOS electronics and photonics with applications ranging from sensors to quantum and nonlinear photonics. Importantly, silicon carbide exhibits the Pockels effect, but a modulator has not been realized since the discovery of this effect more than three decades ago. Here we design, fabricate, and demonstrate the first Pockels modulator in silicon carbide. Specifically, we realize a waveguide-integrated, small form-factor, gigahertz-bandwidth modulator that can operate using CMOS-level drive voltages on a thin film of silicon carbide on insulator. Furthermore, the device features no signal degradation and stable operation at high optical intensities (913 kW/mm2), allowing for high optical signal-to-noise ratios for long distance communications. Our work unites Pockels electro-optics with a CMOS platform to pave the way for foundry-compatible integrated photonics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».