view in publisher's site

On-chip silicon photonic signaling and processing: a review

The arrival of the big data era has driven the rapid development of high-speed optical signaling and processing, ranging from long-haul optical communication links to short-reach data centers and high-performance computing, and even micro-/nano-scale inter-chip and intra-chip optical interconnects. On-chip photonic signaling is essential for optical data transmission, especially for chip-scale optical interconnects, while on-chip photonic processing is a critical technology for optical data manipulation or processing, especially at the network nodes to facilitate ultracompact data management with low power consumption. In this paper, we review recent research progress in on-chip photonic signaling and processing on silicon photonics platforms. Firstly, basic key devices (lasers, modulators, detectors) are introduced. Secondly, for on-chip photonic signaling, we present recent works on on-chip data transmission of advanced multi-level modulation signals using various silicon photonic integrated devices (microring, slot waveguide, hybrid plasmonic waveguide, subwavelength grating slot waveguide). Thirdly, for on-chip photonic processing, we summarize recent works on on-chip data processing of advanced multi-level modulation signals exploiting linear and nonlinear effects in different kinds of silicon photonic integrated devices (strip waveguide, directional coupler, 2D grating coupler, microring, silicon-organic hybrid slot waveguide). Various photonic processing functions are demonstrated, such as photonic switch, filtering, polarization/wavelength/mode (de)multiplexing, wavelength conversion, signal regeneration, optical logic and computing. Additionally, we also introduce extended silicon+ photonics and show recent works on on-chip graphene-silicon photonic signal processing. The advances in on-chip silicon photonic signaling and processing with favorable performance pave the way to integrate complete optical communication systems on a monolithic chip and integrate silicon photonics and silicon nanoelectronics on a chip. It is believed that silicon photonics will enable more and more emerging advanced applications even beyond silicon photonic signaling and processing.Graphical abstractDownload high-res image (178KB)Download full-size image

سیگنال دهی و پردازش فوتونیکی سیلیکون روی تراشه: مروری بر

ورود عصر کلان داده باعث توسعه سریع سیگنال دهی نوری با سرعت بالا و پردازش، از لینک‌های ارتباطی نوری بلند مدت گرفته تا مراکز داده کوتاه و محاسبات با عملکرد بالا، و حتی اتصالات نوری بین تراشه‌ای و درون تراشه‌ای مقیاس میکرو / نانو شده‌است. سیگنال دهی فوتونیکی روی تراشه برای انتقال داده‌های نوری، به ویژه برای اتصالات نوری در مقیاس تراشه ضروری است، در حالی که پردازش فوتونیکی روی تراشه یک تکنولوژی مهم برای دستکاری یا پردازش داده‌های نوری، به ویژه در گره‌های شبکه به منظور تسهیل مدیریت داده‌های ultracmpp با مصرف توان پایین است. در این مقاله، ما پیشرفت تحقیقات اخیر در زمینه سیگنال دهی فوتونیکی روی تراشه و پردازش روی بس‌ترهای فوتونیک سیلیکونی را مرور می‌کنیم. در ابتدا، ابزارهای کلیدی پایه (لیزرها، مدولاتورها، آشکارسازها)معرفی می‌شوند. دوم، برای سیگنال دهی فوتونیکی روی تراشه، کاره‌ای اخیر در مورد انتقال داده‌های روی تراشه سیگنال‌های مدولاسیون چند سطحی پیشرفته با استفاده از دستگاه‌های مختلف مجتمع فوتونیکی سیلیکون (مایکرینگ، موجبر شکاف، موجبر پلازمونیک هیبریدی، موجبر توری با طول‌موج فرعی شکاف)ارائه شده‌است. سوم، برای پردازش فوتونیکی روی تراشه، کاره‌ای اخیر در مورد پردازش داده‌های روی تراشه سیگنال‌های مدولاسیون چند سطحی پیشرفته با استفاده از اثرات خطی و غیر خطی در انواع مختلف دستگاه‌های مجتمع فوتونیکی سیلیکون (موجبر نواری، کوپلر جهتی، کوپلر توری دو بعدی، مایکرینگ، موجبر اسلات هیبرید سیلیکان)خلاصه شده‌است. توابع پردازش فوتونی مختلفی از قبیل سوئیچ فوتونیک، فیلترینگ، تسهیم طول‌موج / طول‌موج / مد (de)، تبدیل طول‌موج، بازسازی سیگنال، منطق نوری و محاسبات نشان‌داده شده‌اند. علاوه بر این، ما سیلیکون + فوتونیک گسترده را نیز معرفی می‌کنیم و کاره‌ای اخیر خود را بر روی پردازش سیگنال فوتونی گرافن - سیلیکون روی تراشه نشان می‌دهیم. پیشرفت در سیگنال دهی فوتونیکی سیلیکون روی تراشه و پردازش با عملکرد مطلوب، راه را برای ادغام سیستم‌های ارتباطی نوری کامل روی یک تراشه یکپارچه و ادغام فوتونیک سیلیکون و نانوالکترونیک سیلیکون روی یک تراشه هموار می‌سازد. اعتقاد بر این است که فوتونیک سیلیکون حتی فراتر از فرآیند و سیگنال دهی فوتونیک سیلیکون، کاربردهای پیشرفته‌تر و در حال ظهور تری را ممکن می‌سازد. تصویر با اندازه کامل را دانلود کنید (۱۷۸ KB).
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Multidisciplinary
  • ترجمه مقاله Multidisciplinary
  • مقاله چندرشته‌ای
  • ترجمه مقاله چندرشته‌ای
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.