Современная электроника №8/2025

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 15 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2025 Авторскому коллективу из Техно- логического института Карлсруэ уда- лось получить уникальные параметры для кремниевой платформы. Крайне важно то, что модулятор был изготов- лен на обычной линии кремниевой фотоники. Таким образом было пока- зано, что предложенная конструк- ция вполне пригодна для массового производства на стандартном CMOS- оборудовании. Эта работа открыла путь к интегра- ции высокоэффективных когерент- ных модуляторов на основе органи- ческих материалов с кремниевой фотоникой. В табл. 2 показаны характеристики модуляторов этого класса, описанные в публикациях за период 2024–2025 гг. Подробный разбор этих работ выхо- дит за рамки данной статьи. Отметим лишь основные тенденции, наметив- шиеся в разработках последних лет: ● новые разработки органических электрооптических материалов, связанные с гибридными полимер- ными и сшиваемыми системами, позволяют эффективно решать про- блемы термостабильности и долго- вечности OEOM; ● старт промышленного производства PIC (Photonic Integrated Circuits) SOH MZH, NLM Photonics; ● достигнуты беспрецедентные скоро- сти 400 Гбит/с на канал; ● сверхнизкие напряжения управле- ния (< 1 В) обеспечивают совмести- мость с технологиями CMOS. Органические электрооптические материалы (ЭОМ) обладают высоким электрооптическим коэффициентом (~1000 пм/В), что позволяет использо- вать их при массовом производстве в масштабе кристалла. Однако практическое применение ЭОМ сталкивается с техническими узкими местами. Получение органи- ческого электрооптического хромо- фора с большим электрооптическим коэффициентом, термической устой- чивостью и долговременной стабиль- ностью сдерживало до настоящего времени рост коммерческого произ- водства. Развитие в последние годы методов молекулярной инженерии позволило найти приемлемые решения описан- ных проблем. Так, например, в работе [36] рассмотрены возможности инте- грации полимерных систем с кремни- евой фотоникой при организации мас- сового производства. Высокоэффективные ЭОМ-матери- алы с улучшенной долговременной стабильностью и высокими электро- оптическими коэффициентами обсуж- даются в статье [37]. Третье направление, по которому развивается направление ЭОМ, полу- чило название «технология сши- вания» (Cross-Linking). В контексте органических электрооптических материалов – это создание химиче- ских связей между отдельными моле- кулами полимера, в процессе которого они объединяются (сшиваются) в еди- ную трёхмерную сетку. После «сшивания» ЭОМ стано- вится единой жёсткой структурой, которая не может деформировать- ся тем или иным способом. В при- ложении к SOH «сшивание» обеспе- чивает термостабильность, когда «сшитый» материал не размягчает- ся при нагреве. Кроме того, молеку- лы не могут перемещаться и менять ориентацию со временем. Поэтому электрооптические характеристи- ки могут оставаться стабильными в течение многих лет. Результаты экспериментов с методи- ками сшивания органических электро- оптических материалов сверхвысокой производительности, предназначен- ных для гибридных модуляторов, при- ведены в работе [38]. Было показано, что технология сши- вания позволяет значительно улуч- шить термическую и фотохимиче- скую стабильности материалов, что критично для практических приме- нений. Крайне важным событием 2025 года стала презентация компанией NLM Photonics первого в мире коммерче- ского гибридного кремнийорганиче- ского модулятора с пропускной спо- собностью 1,6 Тбит/с, выполненного на многоканальной фотонной инте- гральной схеме (PIC) [35]. Основу технологии составля- ет патентованный OEOM-материал Selerion-HTX, защищённый патентом США [39]. Этот сшиваемый термореактивный органический материал сохраняет все свои свойства вплоть до температу- ры 120°C. Уникально высокий коэф- фициент качества открывает широ- кие перспективы для использования Selerion-HTX в различных коммерче- ских приложениях: от передачи дан- ных в ЦОД до современных квантовых технологий. Параллельно был разработан мате- риал следующего поколения Selerion- BHX с рекордным электрооптическим коэффициентом r 33 = 1000 пм/В, специ- ально предназначенный для приложе- ний с ограничениями по площади, требующих полос пропускания свы- ше 100 ГГц. Детальные эксперименты показа- ли рекордную эффективность моду- ляции V π L = 0,038 В·мм на длине вол- ны 1550 нм в слотовом волноводе, что обеспечивает меньшие размеры устройств и повышенную энергоэф- фективность на высоких частотах. Архитектура нового модулятора 1,6T DR8 PIC, позволяющая разместить 8 каналов на одном кристалле, обе- спечивает пропускную способность 200 Гбит/с на канал. При этом отме- чаются пониженные требования к управляющему напряжению и «повы- шенные коэффициенты экстинкции» по сравнению с обычными кремние- выми модуляторами. Однако конкрет- ные цифры не приводятся. Конструктивно в этом модуляторе на одной кремниевой подложке раз- мещён массив из 8 параллельных вол- новодных структур, каждая из кото- рых образует отдельный модулятор Маха – Цендера с нанесённым орга- ническим материалом Selerion-HTX. Общая структурная схема подобных SOH MZM рассмотрена выше (рис. 8 и рис. 10). Оптический сигнал разде- ляется на входе с помощью разветви- телей (Splitters) на восемь каналов и объединяется на выходе через муль- типлексоры. При этом каждый канал управляется независимо своими элек- тродами [34]. Размер этой микросхемы PIC на 40% меньше стандартной кремниевой фотонной схемы аналогичной про- пускной способности. При этом произ- водительность модулятора более чем в 10 раз выше, а потребление энергии на 20–30% ниже по сравнению с суще- ствующими в настоящее время тради- ционными кремниевыми фотонными модуляторами. Следует отметить, что энергопотребление крайне критично для центров обработки данных, стол- кнувшихся с проблемой ограничения по энергопотреблению [40]. Хотя точные цифры для модулятора 1.6T DR8 не раскрываются в коммерче- ских материалах, исследовательская документация NLM показывает впе- чатляющие результаты. В лаборатор- ных модуляторах на основе Selerion-