2026年4月4日——斯科尔科沃科技学院（Skoltech，隶属于VEB.RF集团）的研究人员开发出一种基于硅光子和等离激元技术的超紧凑电光调制器，能够在极小的器件尺寸内实现高效光信号控制。该成果可应用于光通信系统、模数转换，以及基于光子技术的超高频信号生成与处理设备。这项研究得到了俄罗斯科学基金会的资助，并发表在《Light: Advanced Manufacturing》期刊上，该期刊在SCImago期刊与国家排名中位列前2%-5%。

该团队提出的器件采用宽度约7微米、厚度220纳米的多模硅波导，顶部覆盖一层薄薄的氧化铟锡。施加电压时，在氧化铟锡与绝缘二氧化硅层界面处约2纳米的超薄层中，电子浓度发生变化。这会改变材料的折射率和吸收系数，从而实现对传输光的调制。

这项新开发与现有类似方案的关键区别在于利用了波导的多模运作特性。在宽波导中，多个模式可以同时传播并相互耦合。通过控制这些模式的激励参数，研究人员可以实现光的幅度或相位调制。在器件输出端，会形成两个空间分离的信号，彼此之间具有180度的相位差。

“这篇论文代表了在理解基于透明导电氧化物的等离激元集成调制器特性方面的重要成就。调制器的制造和测试所有阶段均在斯科尔科沃工程物理中心等离激元实验室完成。该论文首次展示了调制器的直流消光比及其高频响应，由于机制根本不同，消光比存在显著差异。独特的多模设计使得1.6微米长的结构在-2至1.5伏电压范围内实现了20.6分贝的直流消光比，对应创纪录的12.8分贝/微米。对于3.6微米长的调制器，在-2至2伏电压范围内，10兆赫调制频率下的交流消光比直接测量为2.48分贝，在1吉赫时降至1.25分贝，”斯科尔科沃工程物理中心初级研究科学家、论文第一作者安娜斯塔西娅·泽姆佐娃（Anastasia Zemtsova，音译）分享道。

“该结构的独特之处在于其灵活的可调性。同一个调制器既可以是幅度调制型，也可以是相位调制型，甚至能结合这两种模式。此外，平衡输出除了具有噪声性能优势外，还能在光子集成电路尺度上实现空间调制——所有这些都集成在一个微米级的器件中。2023年，我们展示了一个工作频率超过40吉赫的单模调制器。多模设计将这一器件提升到了新水平，”斯科尔科沃工程物理中心研究科学家、论文合著者丹尼尔·泽姆佐夫（Daniil Zemtsov，音译）表示。

“这项工作的实际意义在于，能够创建用于平衡检测信号处理系统的紧凑型光子集成电路。这类系统需要向光电探测器输入两个反相信号，从而抑制噪声并放大有用信号。传统上，这通过数毫米长的马赫-曾德尔干涉仪实现。该团队提出的器件仅几微米长，就能在单个波导内完成相同功能，显著减小了尺寸并简化了集成。重要的是，由于器件超紧凑的尺寸，适度的消光比并不会限制其在高速信号处理中的应用。所谓的推挽架构结合四个调制器，能在单个调制器消光比适中的情况下提供高整体消光比（例如20分贝对比1分贝），这常用于先进四维调制格式的相干通信系统，”斯科尔科沃工程物理中心主任、该研究的科学主管弗拉基米尔·德拉切夫（Vladimir Drachev，音译）教授补充道。

另一个优势是能够在制造后调整调制器的特性。通过调整输入和输出光纤相对于芯片表面的位置，可以改变不同模式的贡献，从而修改调制器的性能特征。这简化了校准过程，增强了该开发成果的实用价值。