集成硅慢光调制器和开集电流模式驱动的高效紧凑型光传输器，总比特能耗仅 0.78 pJ/bit
光学
2025-12-09 v1
摘要
数据中心日益增长的需求要求实现高效的光互连。然而，传统采用硅纤维波导 Mach-Zehnder 调制器和电压模式驱动器的标准发送器效率低下，耗散功率为瓼级且占据数平方毫米的面积，这限制了大规模集成的并行传输。本文提出一种由紧凑型光子晶体波导 (PCW) 调制器和电流模式开集驱动器构成的发送器。PCW 调制器设计为具备高阻抗并呈现慢光效应。连接至调制器且无终端电阻的驱动器基于电子-光子共同仿真进行优化，采用标准电子电路仿真器搭配自主开发的光子模型库。这种集成显著降低了功耗至 50 mW，比特能耗达到 0.78 pJ/bit（工作于 64 Gbaud），且面积缩减至 0.66 mm2。该结果代表了在无需温控条件下大规模集成多个传输信道的重要进展。
引用
@article{arxiv.2506.04820,
title = {High-efficiency compact optical transmitter with a total bit energy of 0.78 pJ/bit including silicon slow-light modulator and open-collector current-mode driver},
author = {Keisuke Kawahara and Tai Tsuchizawa and Noritsugu Yamamoto and Yuriko Maegami and Koji Yamada and Shinsuke Hara and Toshihiko Baba},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.04820},
year = {2025}
}