Les modulateurs utilisés pour cette démonstration sont des interféromètres de type Mach-Zehnder*. La conception et la fabrication ont été réalisées au sein des laboratoires et salle blanche du CEA-Leti, en collaboration avec STMicroelectronics. Ces composants ont été conçus pour être intégrés avec un laser hybride III-V/Silicium, afin de former un transmetteur intégré complet.
En effet, bien que les modulateurs silicium ont fait l’objet de nombreuses recherches afin d’accroître leurs performances (modulation à 50Gb/s, électronique intégrée), ces composants sont souvent montré seuls, avec une source laser externe. Il existe peu de démonstrations d’un transmetteur comprenant à la fois un laser et un modulateur intégré sur le même silicium, et les plus récentes sont limitées à 12.5 Gb/s. Dans notre cas, les applications visent la norme 100GBASE-LR4 (applications Datacom), avec 4 longueurs d’onde à 25Gb/s, un taux d’extinction minimum de 4dB.
Une transmission OOK à 25Gb/s a ainsi été réalisée en appliquant une tension de 2,5Vpp [voir Fig.] sur chacun des bras des composants, polarisés à 1,25V.
Figure : Forme du signal d’entrée électrique à 25Gb/s (format NRZ).
Par ailleurs, ces modulateurs pourraient atteindre des débits plus élevés en augmentant la fréquence d’horloge ou en utilisant un format de modulation plus complexe (ex : PAM4). Pour finir, les méthodes de conception développées pour créer ce composant ayant été validées, celles-ci pourront être réutilisées pour créer de nouveaux modulateurs encore plus performants (bande passante plus élevée, moins de pertes optiques).
*L’interféromètre de Mach-Zehnder est un interféromètre optique créé par Ludwig Mach, fils d’Ernst Mach, et Ludwig Zehnder. Il est constitué de deux miroirs et de deux miroirs semi-réfléchissants. Un faisceau de lumière cohérente est divisé en deux, puis ces deux faisceaux sont alors recombinés à l’aide d’un miroir semi-réfléchissant. Ils vont donc pouvoir interférer entre eux. La figure d’interférences ainsi obtenue permet de réaliser des mesures très précises sur la source de lumière.