Published September 25, 2020
| Version v1
Publication
Open
High-performance integrated graphene electro-optic modulator at cryogenic temperature
Creators
- 1. Columbia University
- 2. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Description
Abstract High-performance integrated electro-optic modulators operating at low temperature are critical for optical interconnects in cryogenic applications. Existing integrated modulators, however, suffer from reduced modulation efficiency or bandwidth at low temperatures because they rely on tuning mechanisms that degrade with decreasing temperature. Graphene modulators are a promising alternative because graphene's intrinsic carrier mobility increases at low temperature. Here, we demonstrate an integrated graphene-based electro-optic modulator whose 14.7 GHz bandwidth at 4.9 K exceeds the room temperature bandwidth of 12.6 GHz. The bandwidth of the modulator is limited only by high contact resistance, and its intrinsic RC-limited bandwidth is 200 GHz at 4.9 K.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تعد المضمنات الكهروضوئية المتكاملة عالية الأداء التي تعمل في درجة حرارة منخفضة أمرًا بالغ الأهمية للتوصيل البيني البصري في التطبيقات المبردة. ومع ذلك، تعاني المضمنات المتكاملة الحالية من انخفاض كفاءة التعديل أو عرض النطاق الترددي عند درجات حرارة منخفضة لأنها تعتمد على آليات الضبط التي تتحلل مع انخفاض درجة الحرارة. تعد مُعدِّلات الجرافين بديلاً واعدًا لأن حركة الناقل الجوهرية للجرافين تزداد عند درجة حرارة منخفضة. هنا، نعرض مضمنًا كهربائيًا بصريًا مدمجًا يعتمد على الجرافين ويتجاوز عرض النطاق الترددي 14.7 جيجا هرتز عند 4.9 كلفن عرض النطاق الترددي لدرجة حرارة الغرفة البالغ 12.6 جيجا هرتز. يقتصر عرض النطاق الترددي للمغير فقط على مقاومة التلامس العالية، ويبلغ عرض النطاق الترددي الداخلي المحدد بـ RC 200 جيجاهرتز عند 4.9 كلفن.Translated Description (French)
Résumé Les modulateurs électro-optiques intégrés haute performance fonctionnant à basse température sont essentiels pour les interconnexions optiques dans les applications cryogéniques. Les modulateurs intégrés existants, cependant, souffrent d'une efficacité de modulation ou d'une bande passante réduite à basse température, car ils reposent sur des mécanismes d'accord qui se dégradent avec la diminution de la température. Les modulateurs du graphène sont une alternative prometteuse car la mobilité intrinsèque des porteurs du graphène augmente à basse température. Ici, nous démontrons un modulateur électro-optique intégré à base de graphène dont la bande passante de 14,7 GHz à 4,9 K dépasse la bande passante de 12,6 GHz à température ambiante. La bande passante du modulateur n'est limitée que par une résistance de contact élevée, et sa bande passante intrinsèque limitée par RC est de 200 GHz à 4,9 K.Translated Description (Spanish)
Resumen Los moduladores electroópticos integrados de alto rendimiento que funcionan a baja temperatura son fundamentales para las interconexiones ópticas en aplicaciones criogénicas. Sin embargo, los moduladores integrados existentes sufren una reducción de la eficiencia de modulación o del ancho de banda a bajas temperaturas porque dependen de mecanismos de ajuste que se degradan con la disminución de la temperatura. Los moduladores de grafeno son una alternativa prometedora porque la movilidad intrínseca del portador de grafeno aumenta a baja temperatura. Aquí, demostramos un modulador electroóptico integrado basado en grafeno cuyo ancho de banda de 14,7 GHz a 4,9 K excede el ancho de banda a temperatura ambiente de 12,6 GHz. El ancho de banda del modulador está limitado solo por una alta resistencia de contacto, y su ancho de banda intrínseco limitado por RC es de 200 GHz a 4,9 K.Files
pdf.pdf
Files
(899.6 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4fbbe87f93b7dfb0247a8a837ba18e71
|
899.6 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مغير كهروضوئي متكامل عالي الأداء للجرافين في درجة حرارة مبردة
- Translated title (French)
- Modulateur électro-optique haute performance en graphène intégré à température cryogénique
- Translated title (Spanish)
- Modulador electroóptico de grafeno integrado de alto rendimiento a temperatura criogénica
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3090762161
- DOI
- 10.1515/nanoph-2020-0363
References
- https://openalex.org/W1582648182
- https://openalex.org/W1972786036
- https://openalex.org/W2028026910
- https://openalex.org/W2028783209
- https://openalex.org/W2039062869
- https://openalex.org/W2070992435
- https://openalex.org/W2080254265
- https://openalex.org/W2083893864
- https://openalex.org/W2091382331
- https://openalex.org/W2122070625
- https://openalex.org/W2126934395
- https://openalex.org/W2127737727
- https://openalex.org/W2134400001
- https://openalex.org/W2150559554
- https://openalex.org/W2150636829
- https://openalex.org/W2596199183
- https://openalex.org/W2604809698
- https://openalex.org/W2980257548
- https://openalex.org/W3035570162
- https://openalex.org/W3102455738
- https://openalex.org/W3104209521
- https://openalex.org/W881161943