Un composant d'interface clé entre les circuits électroniques et basés sur la lumière reçoit une augmentation des performances grâce à la recherche A*STAR qui combine des simulations précédemment indépendantes des deux systèmes. Cette recherche met en évidence la possibilité d'améliorer les circuits électro-optiques en tant que composants critiques dans les systèmes de communication modernes.

La lumière offre des avantages particuliers par rapport à l'électronique conventionnelle :elle peut être transmise avec une grande fidélité sur de longues distances, et peut transporter beaucoup plus d'informations. Les réseaux à fibres optiques exploitent ces avantages pour des communications de données rapides et efficaces. Les dispositifs à chaque extrémité d'une fibre optique, cependant, sont généralement construits sur l'électronique conventionnelle, et la performance de cette interface électro-optique est un facteur qui limite le débit de transmission des données.

De nombreuses recherches se sont concentrées sur le développement de composants électro-optiques plus rapides et plus petits qui peuvent être intégrés dans des circuits électroniques et des puces électroniques conventionnels à base de silicium. Mais les progrès ont été entravés par la complexité de simuler à la fois des effets électroniques et optiques dans le même appareil.

Bientôt, Thor Lim et ses collègues de l'A*STAR Institute of High Performance Computing ont trouvé un moyen de combiner les effets électroniques et optiques dans un seul modèle de simulation numérique. Ils démontrent maintenant qu'il peut augmenter considérablement les performances d'un modulateur optique au silicium.

"Les modulateurs optiques sont des dispositifs électro-optiques qui modifient la propagation de la lumière en appliquant des impulsions électriques, ", explique Lim. "Ils sont utilisés dans les systèmes de communication optique pour coder des informations électroniques en faisceaux laser."

Bien qu'il existe de nombreux paramètres de fabrication pour les modulateurs au silicium, il y a aussi de nombreuses contraintes de fabrication, et donc trouver l'ensemble optimal de paramètres nécessite un calcul minutieux.

« Le problème est que deux types de simulation doivent généralement être effectués pour de tels travaux de recherche :une simulation électrique suivie d'une simulation optique à l'aide de deux types de logiciels différents. Cela est coûteux en termes de temps de simulation et de ressources, " explique Lim. " Notre code interne effectue à la fois des simulations électriques et optiques sur une seule plate-forme sans perte de fidélité des données. "

La méthode de l'équipe permet de visualiser l'interaction électrique-optique à l'intérieur du modulateur en montrant l'intensité lumineuse comme une superposition sur la distribution des propriétés électroniques du modulateur. La position exacte des caractéristiques à l'échelle nanométrique et des propriétés électroniques peut ensuite être affinée pour obtenir les meilleures performances optiques.

"Avec la modélisation et l'optimisation à l'aide de notre code maison, nous pouvons concevoir un modulateur au silicium avec les meilleures performances de sa catégorie, " dit Lim, "ce qui facilitera le développement de faibles pertes, systèmes de transmission de données optiques à grande vitesse.