Een belangrijke interfacecomponent tussen elektronische en op licht gebaseerde circuits krijgt een prestatieverbetering door A*STAR-onderzoek dat voorheen onafhankelijke simulaties van de twee systemen combineert. Dit onderzoek benadrukt de mogelijkheden om elektro-optische circuits te verbeteren als kritische componenten in moderne communicatiesystemen.

Licht biedt bijzondere voordelen ten opzichte van conventionele elektronica:het kan met hoge betrouwbaarheid over lange afstanden worden verzonden, en kan veel meer informatie bevatten. Glasvezelnetwerken benutten deze voordelen voor snelle en efficiënte datacommunicatie. De apparaten aan elk uiteinde van een optische vezel, echter, zijn meestal gebouwd op conventionele elektronica, en de prestatie van deze elektro-optische interface is een factor die de snelheid van gegevensoverdracht beperkt.

Veel onderzoek heeft zich gericht op de ontwikkeling van snellere en kleinere elektro-optische componenten die kunnen worden geïntegreerd in conventionele elektronische circuits en microchips op basis van silicium. Maar de vooruitgang werd belemmerd door de complexiteit van het simuleren van zowel elektronische als optische effecten in hetzelfde apparaat.

Al snel vonden Thor Lim en collega's van het A*STAR Institute of High Performance Computing een manier om elektronische en optische effecten te combineren in een enkel numeriek simulatiemodel. Ze tonen nu aan dat het de prestaties van een optische siliciummodulator aanzienlijk kan verbeteren.

"Optische modulatoren zijn elektro-optische apparaten die het voortplantende licht wijzigen door elektrische pulsen toe te passen, " zegt Lim. "Ze worden gebruikt in optische communicatiesystemen om elektronische informatie in laserstralen te coderen."

Hoewel er veel fabricageparameters zijn voor siliciummodulatoren, er zijn ook veel fabricagebeperkingen, en dus vereist het vinden van de optimale set parameters een nauwgezette berekening.

"Het probleem is dat er meestal twee soorten simulatie moeten worden uitgevoerd voor dergelijk onderzoekswerk:elektrische gevolgd door optische simulatie met behulp van twee verschillende soorten software. Dit is rekenkundig duur in termen van simulatietijd en middelen, " legt Lim uit. "Onze interne code voert zowel elektrische als optische simulaties uit op één enkel platform zonder verlies van gegevensgetrouwheid."

Met de methode van het team kan de elektrisch-optische interactie in de modulator worden gevisualiseerd door de lichtintensiteit weer te geven als een overlay op de distributie van elektronische eigenschappen van de modulator. De exacte positie van de nanoschaalkenmerken en elektronische eigenschappen kan vervolgens worden verfijnd om de beste optische prestaties te bereiken.

"Met modellering en optimalisatie met behulp van onze interne code, we kunnen een siliciummodulator ontwerpen met de beste prestaties in zijn klasse, " zegt Lim, "die de ontwikkeling van low-loss, snelle optische datatransmissiesystemen."