Модуляторы являются ключевыми компонентами в волоконно-оптических сетях и служат для передачи информации от электрического тока в сигнал, пригодный для оптических волокон. Они функционируют, включая и выключая световой луч, и чем быстрее они это делают, тем больше данных можно передать.

Увеличение трафика данных создает необходимость снижения стоимости и размера оптических компонентов. Улучшенный дизайн с малыми потерями для модуляторов , подходящий для кремниевых компьютерных чипов , был разработан Сун Тор Лимом и его коллегами из института высокопроизводительных вычислений в микроэлектронике A * STAR и коллегами из Fujikura .

Существующие оптические модуляторы на основе ниобата лития, материала, который является дорогим и непригодным для кремниевых чипов. В то время как кремний предлагает недорогую альтернативу, он может быть использован только с добавлением других элементов, которые могут создать положительные и отрицательные подвижные электрические заряды. Модулятору требуются подвижные заряды , которые будут направляться в устройство и из него переменным электрическим напряжением , которое контролирует как скорость света проходящего через чип , так и скорость передачи данных. Свет, который проходит через эту область и пресеченный свет, который проходит через нейтральную область кремния создает интерференционные эффекты в оптическом луче , который работает как выключатель света, то есть включает и выключает его.

В предыдущих конструкциях модулятор содержал заряженные области, которые были относительно велики и поглощали больше света в кристалле. Однако в предлагаемой конструкции команды, эта область уменьшается, тем самым уменьшая проходимость лазерного луча через заряженную область.

После компьютерного моделирования производительности модулятора, команда сфабриковала свои устройства на кремниевом чипе, который имеет легкие каналы всего в 220 нанометров и высокие в 550 нанометров. По сравнению с конструкцией с большим количеством заряженных областей , эти модуляторы снижают оптические потери на величину до 28 %, а скорость работы доходит до 10 гигабит в секунду.

Успешно продемонстрированное устройство также показало, как моделированное программное обеспечение может уменьшить необходимое количество экспериментов.

Лим добавил: «Моделирование и анализ помогает визуализировать физическое поведение этих передовых оптических приборов. Это может выявить потенциальные проблемы и обойти необходимость дорогостоящих итераций дизайна и, в конечном счете, ускорение попадания товара на рынок».