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Silicon-Organic Hybrid (SOH) Mach-Zehnder Modulators for 100 Gbit/s on-off Keying

Wolf, Stefan 1; Zwickel, Heiner 1; Hartmann, Wladislaw 1,2; Lauermann, Matthias 1; Kutuvantavida, Yasar 1,2; Kieninger, Clemens 1,2; Altenhain, Lars; Schmid, Rolf; Luo, Jingdong; Jen, Alex K.-Y.; Randel, Sebastian 1; Freude, Wolfgang 1; Koos, Christian 1,2
1 Institut für Photonik und Quantenelektronik (IPQ), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Electro-optic modulators for high-speed on-off keying (OOK) are key components of short- and medium-reach interconnects in data-center networks. Small footprint, cost-efficient large-scale production, small drive voltages and ultra-low power consumption are of paramount importance for such devices. Here we demonstrate that the concept of silicon-organic hybrid (SOH) integration perfectly meets these challenges. The approach combines the unique processing advantages of large-scale silicon photonics with unrivalled electro-optic (EO) coefficients obtained by molecular engineering of organic materials. Our proof-of-concept experiments demonstrate generation and transmission of OOK signals at line rates of up to 100 Gbit/s using a 1.1 mm-long SOH Mach-Zehnder modulator (MZM) featuring a π-voltage of only 0.9 V. The experiment represents the first demonstration of 100 Gbit/s OOK on the silicon photonic platform, featuring the lowest drive voltage and energy consumption ever demonstrated for a semiconductor-based device at this data rate. We support our results by a theoretical analysis showing that the nonlinear transfer characteristic of the MZM can help to overcome bandwidth limitations of the modulator and the electric driver circuitry. ... mehr

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)
Universität Karlsruhe (TH) – Interfakultative Einrichtungen (Interfakultative Einrichtungen)
Karlsruhe School of Optics & Photonics (KSOP)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsmonat/-jahr 12.2018
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2045-2322
urn:nbn:de:swb:90-820452
KITopen-ID: 1000082045
HGF-Programm 43.23.03 (POF III, LK 01) Teratronics
Erschienen in Scientific reports
Verlag Nature Research
Band 8
Heft 1
Seiten Art. Nr.: 2598
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Schlagwörter Optical materials and structures; Other photonics; 2015-015-009709 DLW
Nachgewiesen in Dimensions
OpenAlex
Web of Science
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Globale Ziele für nachhaltige Entwicklung Ziel 7 – Bezahlbare und saubere Energie

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000082045
Veröffentlicht am 16.04.2018
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1038/s41598-017-19061-8
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Zitationen: 101
Web of Science
Zitationen: 90
Dimensions
Zitationen: 91
Seitenaufrufe: 332
seit 17.05.2018
Downloads: 1053
seit 18.04.2018
Cover der Publikation
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