Sakelar MZI Elektro-Optik Silikon Ultralow-Crosstalk Berbasis Penggeser Fase Bertingkat dengan Kesetaraan Kehilangan Lengan

Abstrak
Dalam sakelar interferometer Mach–Zehnder (MZI) elektro-optik silikon (EO), crosstalk dibatasi oleh ketidakseimbangan berkas antara lengan MZI, yang terutama disebabkan oleh kehilangan penyerapan pembawa bebas dari lengan pergeseran fasa, sehingga menghambat skalabilitas sakelar. Untuk mengatasi masalah ini, studi ini mengusulkan sakelar MZI EO push–pull crosstalk rendah dengan menggabungkan penggeser fasa panjang yang sedikit terdoping (PS LL ) dan penggeser fasa pendek yang sangat terdoping (PS HS ) untuk membangun lengan pergeseran fasa. Dalam keadaan BAR dan CROSS, PS LL di satu lengan dan PS HS di lengan lainnya secara bersamaan bias maju; perbedaan pergeseran fasa di antara keduanya adalah π/2 untuk memungkinkan pengalihan, sementara kerugiannya serupa untuk meminimalkan crosstalk. Simulasi menunjukkan bahwa sakelar yang diusulkan mencapai crosstalk di bawah −51 dB pada panjang gelombang 1310 nm. Sakelar EO MZI silikon 2 × 2 yang difabrikasi menunjukkan crosstalk berkisar antara -33 hingga -44,2 dB pada 1316 nm di seluruh jalur perutean, dan crosstalk tetap di bawah -30 dB pada lebar pita optik 61 nm yang mengesankan, dengan waktu respons di bawah 119 ns. Dilengkapi dengan kontrol elektroda pasangan tunggal, kinerja dua status yang konsisten, dan ukuran yang ringkas, pendekatan ini dapat mengaktifkan jaringan sakelar radix tinggi di pusat data dan kluster komputasi kecerdasan buatan.