Erfolgreicher Abschluss des europäischen Forschungsprojektes “PLATON”: "Verschmelzung von Plasmonik und Silizium-Photonik"
Die Integration von Plasmonik und Siliziumphotonik, Ziel des europäischen Forschungsprojektes PLATON, wurde mit abschließenden Arbeiten im März 2015 erreicht. Ziel des PLATON Projektes war die Herstellung einer neuen Klasse optischer Interconnects zur Verwendung in Bussystemen und Blade Servern. Plasmonik dient hier als technologischer Durchbruch hin zu optischen Terabit Schaltern.
Finaler PLATON-Router chip, Plasmonik und Siliziumphotonik verschmelzen auf einer SOI Plattform.
Koordiniert vom griechischen Zentrum für Forschung und Technologie, haben alle Projektpartner, namentlich die Fraunhofer Gesellschaft Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration in Berlin, die Syddansk Universität Dänemark, die Universität Bourgogne in Frankreich, das Institut für Kommunikation und Computersysteme Griechenland sowie die AMO GmbH Aachen, in enger Zusammenarbeit an der Realisierung des ehrgeizigen Projektziels gearbeitet. Im PLATON Projekt wurde ein Router Chip mit integrierten nanophotonischen, plasmonischen und mikroelektronischen Komponenten erfolgreich entwickelt. Es wurde ein umfassendes Verfahren zur Herstellung der basierenden SOI Plattform sowie der Integration der plasmonischen Strukturen darauf entwickelt. Die SOI Plattform, hergestellt von AMO, beinhaltet alle nanophotonischen und mikroelektronischen Bauteile und stellt die benötigte Aussparung als Schnittstelle für die plasmonischen Strukturen zur Verfügung. Letztere werden durch ein innovatives Kontaktlithografie Verfahren, entwickelt von der Universität Bourgogne, hergestellt.
Zwei unterschiedliche 8×1 MUX/DEMUX Strukturen, prozessiert auf der SOI Plattform zur Übertragung zweier unterschiedlicher DWDM Datenströme, wurden erfolgreich demonstriert [1]. Diese Strukturen arbeiten in zwei verschiedenen Wellenlängenbereichen und ermöglichen somit deren Verwendung zusammen mit einem 2×2 Schalter auf chipskalierten Routern. Diese Dual Stream MUX/DEMUX Elemente arbeiten mit 8 100GHz getrennten Kanälen pro Stream und bieten gleichzeitig eine 40GHz 3-db Bandbreite. Mit 40% erzieltem Bandbreiten-/Kanaldichten-Verhältnis wurde somit ein Rekord aufgestellt.
Ebenso wurde auf derselben SOI Platform eine ultrakompakte, thermooptische (TO), siliziumplasmonische 2x2MZI Struktur mit niedrigem Energiebedarf für Datenverschaltungen realisiert [2]. Durch Verwendung des neuen Materials „Cyclomer“ wurde eine deutliche Flächenverminderung ermöglicht. Resultat ist die geringste, bis dato dokumentierte Grundfläche für plasmonische MZI TO. Bedingt durch die reduzierten Längen der plasmonischen Abschnitte, ergibt sich eine erhöhte Effizienz des Cyclomer-plasmonischen MZI (Energiebedarf x Reaktionszeit x aktive Länge). Das größere Potential, verglichen mit plasmonischen Schaltern basierend auf anderen Materialien wurde durch NRZ Datenanalyse verifiziert. Auswertungen des Cyclomer basierten plasmonischen Schalters ergaben 10Gb/s NRZ Datenmengen sowohl im an- als auch im abgeschalteten Zustand ohne signifikante Signalverluste.
Diese Resultate stellen einen substanziellen Beitrag für die weitere Schritte in Richtung Entwicklung von energieeffizienten Hochgeschwindigkeitsschaltkreisen mit hoher Datenkapazität innerhalb desselben photonischen Network-on-Chip (NoC) dar, unter Verwendung von Silizium 8x1MUX Elementen als Front-End des NoC und Hintereinanderschaltung der kompakten, energieeffizienten Cyclomer basierten 2×2 TO Schalter am Ausgang.
[1] S. Papaioannou, D. Fitsios, G. Dabos, K. Vyrsokinos, G. Giannoulis, A. Prinzen, C. Porschatis, M. Waldow, D. Apostolopoulos, H. Avramopoulos, and N. Pleros, “On-Chip Dual-Stream DWDM 8-Channel-Capable SOI-Based MUXs/DEMUXs with 40 GHz Channel Bandwidth”, IEEE Photonics Journal, Vol. 7, No.1, 7900210, February 2015 (DOI: 10.1109/JPHOT.2014.2381639).
[2] S. Papaioannou, G. Giannoulis, K. Vyrsokinos, F. Leroy, F. Zacharatos, L. Markey, J.-C. Weeber, A. Dereux, S. I. Bozhevolnyi, A. Prinzen, D. Apostolopoulos, H. Avramopoulos, and N. Pleros, “Ultra-Compact and Low-Power Plasmonic MZI Switch Using Cyclomer Loading”, accepted for publication in IEEE Photonics Technology Letters, February 2015 (DOI: 10.1109/LPT.2015.2404942).
Danksagung: Europäische FP7 ICT Projekte PLATON und PHOXTROT unter Vertrag 249135 bzw. Vertrag 318240.
Die vollständige Veröffentlichung ist zu finden unter:
Pressemitteilung_PLATON
