Плазмонный модулятор длиной 10 мкм и полосой до 1 ТГц
Плазмонный фазовращатель длиной 10 мкм сохранил электрооптический отклик до 997 ГГц по уровню −3 дБ. Рекордная полоса получена ценой 5.6 дБ потерь в активном участке и высокого управляющего напряжения, поэтому ключевой вопрос теперь лежит в области потерь, драйверов и технологической стабильности органического электрооптического слоя.
Marvell раскрыла планы развития плазмонной платформы Polariton, приобретённой в апреле 2026 года. Основанием для заявлений служит опубликованный результат группы ETH Zurich и Polariton: Mach–Zehnder-модулятор с плазмонными фазовращателями длиной 10–15 мкм продемонстрировал 3-дБ электрооптическую полосу 880 и 997 ГГц в двух вариантах реализации. Измерения охватывали диапазон от 10 МГц до 1.14 ТГц.
Активная область выполнена как metal-insulator-metal слот шириной около 100 нм, заполненный органическим материалом с линейным электрооптическим эффектом Поккельса. На границе металла и диэлектрика распространяется поверхностная плазмонная мода. Она сжимает оптическое поле существенно сильнее дифракционного ограничения обычного диэлектрического волновода. Радиочастотное поле в узком слоте оказывается пространственно совмещено с оптическим, а малая длина взаимодействия радикально снижает электрическую ёмкость. Именно сочетание сильного перекрытия полей и короткого электрода позволяет уйти от привычного для длинных кремниево-фотонных фазовращателей ограничения RC-постоянной.
В эксперименте использовались GSG-площадки размером 20×25 и 25×25 мкм, THz-зонды и внешние источники сигнала. Отклик определялся по мощности модуляционных боковых полос оптической несущей. Авторы также построили эквивалентную RLC-модель структуры. Для тестовых слотов извлечена ёмкость порядка 1.6 фФ; на кривых наблюдался паразитный резонанс в области 500–800 ГГц. Эта деталь существенна: терагерцовая полоса получена в измерительной конфигурации с внешней ВЧ-техникой, а параметры законченного канала с драйвером, фотоприёмником и упаковкой публикация не определяет.
Компактность имеет измеримую цену. Для 10-мкм фазовращателя приведены потери в активном плазмонном участке 5.6 дБ. Произведение VπL составляет 234 В·мкм для одного плеча, или 117 В·мкм в пересчёте на push-pull Mach–Zehnder-модулятор. Волоконный ввод через grating coupler добавлял по 2.9 дБ на каждый конец. Следовательно, размер самого фазовращателя нельзя переносить на габариты и энергетический баланс готового трансивера: в нём остаются оптические делители, переходы между кремниевыми и плазмонными волноводами, драйвер, термостабилизация и корпус.
Цифра 997 ГГц характеризует малосигнальную электрооптическую передаточную функцию. Она не задаёт автоматически скорость линии 1 Тбит/с. Почтий битрейт ограничат формат модуляции, амплитуда и линейность драйвера, шумы, оптическое отношение сигнал/шум, потери, FEC и тепловой режим. Marvell связывает технологию с будущими оптическими модулями 3.2 Тбит/с и выше, однако это направление дорожной карты. Компания отдельно указывает на раннюю стадию коммерциализации и необходимость работы над надёжностью, характеристиками и масштабируемым производством.
Платформа выделяется тем, что переносит главную проблему сверхширокополосной модуляции с длины кремниевого фазовращателя на точность наноразмерного плазмонного слота, потери в металле и ресурс органического Pockels-материала. Открытых данных о разбросе параметров по пластине, выходе годных, температурном дрейфе и ускоренных испытаниях пока нет. Для перехода от лабораторной полосы 997 ГГц к серийному оптическому модулю именно эти параметры станут определять ценность 10-мкм активной области.