Abstract

We demonstrate depletion-mode carrier-plasma optical modulators fabricated in a bulk complementary metal-oxide semiconductor (CMOS), DRAM-emulation process. To the best of our knowledge, these are the first depletion-mode modulators demonstrated in polycrystalline silicon and in bulk CMOS. The modulators are based on novel optical microcavities that utilize periodic spatial interference of two guided modes to create field nulls along waveguide sidewalls. At these nulls, electrical contacts can be placed while preserving a high optical Q. These cavities enable active devices in a process with no partial silicon etch and with lateral pn junctions. We demonstrate two device variants at 5 Gbps data modulation rate near 1610 nm wavelength. One design shows 3.1 dB modulation depth with 1.5 dB insertion loss and an estimated 160fJ/bit energy consumption, while a more compact device achieves 4.2 dB modulation depth with 4.0 dB insertion loss and 60fJ/bit energy consumption. These modulators represent a significant breakthrough in enabling active photonics in bulk silicon CMOS—the platform of the majority of microelectronic logic and DRAM processes—and lay the groundwork for monolithically integrated CMOS-to-DRAM photonic links.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
    [CrossRef]
  2. J. S. Orcutt, B. Moss, C. Sun, J. Leu, M. Georgas, J. Shainline, E. Zgraggen, H. Li, J. Sun, M. Weaver, S. Urošević, M. Popović, R. J. Ram, and V. Stojanović, Opt. Express 20, 12222 (2012).
    [CrossRef]
  3. J. M. Shainline, J. S. Orcutt, M. T. Wade, K. Nammari, B. Moss, M. Georgas, C. Sun, R. J. Ram, V. Stojanović, and M. A. Popović, “Depletion-mode carrier-plasma optical modulator in zero-change advanced CMOS,” Opt. Lett., doc. ID 190228 (posted 10 June 2013, in press).
  4. D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.
  5. K. Preston, S. Manipatruni, A. Gondarenko, C. B. Poitras, and M. Lipson, Opt. Express 17, 5118 (2009).
    [CrossRef]
  6. G. Li, X. Zheng, J. Yao, H. Thacker, I. Shubin, Y. Luo, K. Raj, J. E. Cunningham, and A. V. Krishnamoorthy, Opt. Express 19, 20435 (2011).
    [CrossRef]
  7. J. C. Rosenberg, W. M. J. Green, S. Assefa, D. M. Gill, T. Barwicz, M. Yang, S. M. Shank, and Y. A. Vlasov, Opt. Express 20, 26411 (2012).
    [CrossRef]
  8. M. R. Watts, W. A. Zortman, D. C. Trotter, R. W. Young, and A. L. Lentine, Opt. Express 19, 21989 (2011).
    [CrossRef]
  9. R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.
  10. J. Hofrichter, O. Raz, A. La Porta, T. Morf, P. Mechet, G. Morthier, T. De Vries, H. J. S. Dorren, and B. J. Offrein, Opt. Express 20, 9363 (2012).
    [CrossRef]
  11. J. M. Shainline, J. Orcutt, M. T. Wade, R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, V. Stojanović, and M. Popović, in Conference on Lasers and Electro-Optics, June 2013 (Optical Society of America, 2013), paper CM1F.2.
  12. E.-G. Neumann, IEE Proc. Microw. Antennas Propag. 129, 278 (1982).
    [CrossRef]
  13. J. Y. W. Seto, J. Appl. Phys. 46, 5247 (1975).
    [CrossRef]
  14. Y. Liu and M. Popović, in Integrated Photonics Research, July 2013 (Optical Society of America, 2013), paper 1706135.

2012 (3)

2011 (2)

2009 (2)

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

K. Preston, S. Manipatruni, A. Gondarenko, C. B. Poitras, and M. Lipson, Opt. Express 17, 5118 (2009).
[CrossRef]

1982 (1)

E.-G. Neumann, IEE Proc. Microw. Antennas Propag. 129, 278 (1982).
[CrossRef]

1975 (1)

J. Y. W. Seto, J. Appl. Phys. 46, 5247 (1975).
[CrossRef]

Asanovic, K.

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

Assefa, S.

Barwicz, T.

Batten, C.

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

Bok, J. K.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Cho, K. S.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Cho, K. Y.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Choi, H. M.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Choi, S. H.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Chung, C. H.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Cunningham, J. E.

De Vries, T.

Dorren, H. J. S.

Georgas, M.

J. S. Orcutt, B. Moss, C. Sun, J. Leu, M. Georgas, J. Shainline, E. Zgraggen, H. Li, J. Sun, M. Weaver, S. Urošević, M. Popović, R. J. Ram, and V. Stojanović, Opt. Express 20, 12222 (2012).
[CrossRef]

J. M. Shainline, J. S. Orcutt, M. T. Wade, K. Nammari, B. Moss, M. Georgas, C. Sun, R. J. Ram, V. Stojanović, and M. A. Popović, “Depletion-mode carrier-plasma optical modulator in zero-change advanced CMOS,” Opt. Lett., doc. ID 190228 (posted 10 June 2013, in press).

Gill, D. M.

Gondarenko, A.

Green, W. M. J.

Ha, K. H.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Hofrichter, J.

Holzwarth, C.

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

Hoyt, J.

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

Ji, H.-C.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Joshi, A.

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

Kärtner, F.

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

Khilo, A.

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

Kim, J. H.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Kim, J. M.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Kim, S. G.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Krishnamoorthy, A. V.

Kuh, B. J.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

La Porta, A.

Lee, B. S.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Lee, S. Y.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Lentine, A. L.

Leu, J.

Li, G.

Li, H.

J. S. Orcutt, B. Moss, C. Sun, J. Leu, M. Georgas, J. Shainline, E. Zgraggen, H. Li, J. Sun, M. Weaver, S. Urošević, M. Popović, R. J. Ram, and V. Stojanović, Opt. Express 20, 12222 (2012).
[CrossRef]

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

Lim, J. S.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Lipson, M.

Liu, Y.

Y. Liu and M. Popović, in Integrated Photonics Research, July 2013 (Optical Society of America, 2013), paper 1706135.

Luo, Y.

Manipatruni, S.

Meade, R.

R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.

J. M. Shainline, J. Orcutt, M. T. Wade, R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, V. Stojanović, and M. Popović, in Conference on Lasers and Electro-Optics, June 2013 (Optical Society of America, 2013), paper CM1F.2.

Mechet, P.

Megged, E.

R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.

Morf, T.

Morthier, G.

Moss, B.

J. S. Orcutt, B. Moss, C. Sun, J. Leu, M. Georgas, J. Shainline, E. Zgraggen, H. Li, J. Sun, M. Weaver, S. Urošević, M. Popović, R. J. Ram, and V. Stojanović, Opt. Express 20, 12222 (2012).
[CrossRef]

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

J. M. Shainline, J. S. Orcutt, M. T. Wade, K. Nammari, B. Moss, M. Georgas, C. Sun, R. J. Ram, V. Stojanović, and M. A. Popović, “Depletion-mode carrier-plasma optical modulator in zero-change advanced CMOS,” Opt. Lett., doc. ID 190228 (posted 10 June 2013, in press).

Nammari, K.

J. M. Shainline, J. S. Orcutt, M. T. Wade, K. Nammari, B. Moss, M. Georgas, C. Sun, R. J. Ram, V. Stojanović, and M. A. Popović, “Depletion-mode carrier-plasma optical modulator in zero-change advanced CMOS,” Opt. Lett., doc. ID 190228 (posted 10 June 2013, in press).

Neumann, E.-G.

E.-G. Neumann, IEE Proc. Microw. Antennas Propag. 129, 278 (1982).
[CrossRef]

Offrein, B. J.

Orcutt, J.

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

J. M. Shainline, J. Orcutt, M. T. Wade, R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, V. Stojanović, and M. Popović, in Conference on Lasers and Electro-Optics, June 2013 (Optical Society of America, 2013), paper CM1F.2.

Orcutt, J. S.

J. S. Orcutt, B. Moss, C. Sun, J. Leu, M. Georgas, J. Shainline, E. Zgraggen, H. Li, J. Sun, M. Weaver, S. Urošević, M. Popović, R. J. Ram, and V. Stojanović, Opt. Express 20, 12222 (2012).
[CrossRef]

J. M. Shainline, J. S. Orcutt, M. T. Wade, K. Nammari, B. Moss, M. Georgas, C. Sun, R. J. Ram, V. Stojanović, and M. A. Popović, “Depletion-mode carrier-plasma optical modulator in zero-change advanced CMOS,” Opt. Lett., doc. ID 190228 (posted 10 June 2013, in press).

R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.

Park, Y. D.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Poitras, C. B.

Popovic, M.

J. S. Orcutt, B. Moss, C. Sun, J. Leu, M. Georgas, J. Shainline, E. Zgraggen, H. Li, J. Sun, M. Weaver, S. Urošević, M. Popović, R. J. Ram, and V. Stojanović, Opt. Express 20, 12222 (2012).
[CrossRef]

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

J. M. Shainline, J. Orcutt, M. T. Wade, R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, V. Stojanović, and M. Popović, in Conference on Lasers and Electro-Optics, June 2013 (Optical Society of America, 2013), paper CM1F.2.

R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.

Y. Liu and M. Popović, in Integrated Photonics Research, July 2013 (Optical Society of America, 2013), paper 1706135.

Popovic, M. A.

J. M. Shainline, J. S. Orcutt, M. T. Wade, K. Nammari, B. Moss, M. Georgas, C. Sun, R. J. Ram, V. Stojanović, and M. A. Popović, “Depletion-mode carrier-plasma optical modulator in zero-change advanced CMOS,” Opt. Lett., doc. ID 190228 (posted 10 June 2013, in press).

Preston, K.

Raj, K.

Ram, R.

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.

Ram, R. J.

J. S. Orcutt, B. Moss, C. Sun, J. Leu, M. Georgas, J. Shainline, E. Zgraggen, H. Li, J. Sun, M. Weaver, S. Urošević, M. Popović, R. J. Ram, and V. Stojanović, Opt. Express 20, 12222 (2012).
[CrossRef]

J. M. Shainline, J. S. Orcutt, M. T. Wade, K. Nammari, B. Moss, M. Georgas, C. Sun, R. J. Ram, V. Stojanović, and M. A. Popović, “Depletion-mode carrier-plasma optical modulator in zero-change advanced CMOS,” Opt. Lett., doc. ID 190228 (posted 10 June 2013, in press).

Raz, O.

Rosenberg, J. C.

Sandhu, G.

R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.

Seto, J. Y. W.

J. Y. W. Seto, J. Appl. Phys. 46, 5247 (1975).
[CrossRef]

Shainline, J.

J. S. Orcutt, B. Moss, C. Sun, J. Leu, M. Georgas, J. Shainline, E. Zgraggen, H. Li, J. Sun, M. Weaver, S. Urošević, M. Popović, R. J. Ram, and V. Stojanović, Opt. Express 20, 12222 (2012).
[CrossRef]

R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.

Shainline, J. M.

J. M. Shainline, J. S. Orcutt, M. T. Wade, K. Nammari, B. Moss, M. Georgas, C. Sun, R. J. Ram, V. Stojanović, and M. A. Popović, “Depletion-mode carrier-plasma optical modulator in zero-change advanced CMOS,” Opt. Lett., doc. ID 190228 (posted 10 June 2013, in press).

J. M. Shainline, J. Orcutt, M. T. Wade, R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, V. Stojanović, and M. Popović, in Conference on Lasers and Electro-Optics, June 2013 (Optical Society of America, 2013), paper CM1F.2.

Shank, S. M.

Shin, D. J.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Shin, J. H.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Shin, Y. H.

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Shubin, I.

Smith, H.

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

Sternberg, Z.

J. M. Shainline, J. Orcutt, M. T. Wade, R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, V. Stojanović, and M. Popović, in Conference on Lasers and Electro-Optics, June 2013 (Optical Society of America, 2013), paper CM1F.2.

R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.

Stojanovic, V.

J. S. Orcutt, B. Moss, C. Sun, J. Leu, M. Georgas, J. Shainline, E. Zgraggen, H. Li, J. Sun, M. Weaver, S. Urošević, M. Popović, R. J. Ram, and V. Stojanović, Opt. Express 20, 12222 (2012).
[CrossRef]

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

J. M. Shainline, J. Orcutt, M. T. Wade, R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, V. Stojanović, and M. Popović, in Conference on Lasers and Electro-Optics, June 2013 (Optical Society of America, 2013), paper CM1F.2.

R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.

J. M. Shainline, J. S. Orcutt, M. T. Wade, K. Nammari, B. Moss, M. Georgas, C. Sun, R. J. Ram, V. Stojanović, and M. A. Popović, “Depletion-mode carrier-plasma optical modulator in zero-change advanced CMOS,” Opt. Lett., doc. ID 190228 (posted 10 June 2013, in press).

Sun, C.

J. S. Orcutt, B. Moss, C. Sun, J. Leu, M. Georgas, J. Shainline, E. Zgraggen, H. Li, J. Sun, M. Weaver, S. Urošević, M. Popović, R. J. Ram, and V. Stojanović, Opt. Express 20, 12222 (2012).
[CrossRef]

J. M. Shainline, J. S. Orcutt, M. T. Wade, K. Nammari, B. Moss, M. Georgas, C. Sun, R. J. Ram, V. Stojanović, and M. A. Popović, “Depletion-mode carrier-plasma optical modulator in zero-change advanced CMOS,” Opt. Lett., doc. ID 190228 (posted 10 June 2013, in press).

Sun, J.

Tehar-Zahav, O.

R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.

J. M. Shainline, J. Orcutt, M. T. Wade, R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, V. Stojanović, and M. Popović, in Conference on Lasers and Electro-Optics, June 2013 (Optical Society of America, 2013), paper CM1F.2.

Thacker, H.

Timurdogan, E.

R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.

Trotter, D. C.

Uroševic, S.

Vlasov, Y. A.

Wade, M. T.

J. M. Shainline, J. S. Orcutt, M. T. Wade, K. Nammari, B. Moss, M. Georgas, C. Sun, R. J. Ram, V. Stojanović, and M. A. Popović, “Depletion-mode carrier-plasma optical modulator in zero-change advanced CMOS,” Opt. Lett., doc. ID 190228 (posted 10 June 2013, in press).

J. M. Shainline, J. Orcutt, M. T. Wade, R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, V. Stojanović, and M. Popović, in Conference on Lasers and Electro-Optics, June 2013 (Optical Society of America, 2013), paper CM1F.2.

Watts, M. R.

M. R. Watts, W. A. Zortman, D. C. Trotter, R. W. Young, and A. L. Lentine, Opt. Express 19, 21989 (2011).
[CrossRef]

R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.

Weaver, M.

Yang, M.

Yao, J.

Young, R. W.

Zgraggen, E.

Zheng, X.

Zortman, W. A.

IEE Proc. Microw. Antennas Propag. (1)

E.-G. Neumann, IEE Proc. Microw. Antennas Propag. 129, 278 (1982).
[CrossRef]

IEEE Micro (1)

C. Batten, A. Joshi, J. Orcutt, A. Khilo, B. Moss, C. Holzwarth, M. Popović, H. Li, H. Smith, J. Hoyt, F. Kärtner, R. Ram, V. Stojanović, and K. Asanović, IEEE Micro 29, 8 (2009).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

J. Y. W. Seto, J. Appl. Phys. 46, 5247 (1975).
[CrossRef]

Opt. Express (6)

Other (5)

R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, E. Megged, G. Sandhu, J. S. Orcutt, R. Ram, V. Stojanović, M. R. Watts, E. Timurdogan, J. Shainline, and M. Popović, in Optical Interconnects Conference, March 2013 (IEEE, 2013), paper WC1.

J. M. Shainline, J. Orcutt, M. T. Wade, R. Meade, O. Tehar-Zahav, Z. Sternberg, V. Stojanović, and M. Popović, in Conference on Lasers and Electro-Optics, June 2013 (Optical Society of America, 2013), paper CM1F.2.

J. M. Shainline, J. S. Orcutt, M. T. Wade, K. Nammari, B. Moss, M. Georgas, C. Sun, R. J. Ram, V. Stojanović, and M. A. Popović, “Depletion-mode carrier-plasma optical modulator in zero-change advanced CMOS,” Opt. Lett., doc. ID 190228 (posted 10 June 2013, in press).

D. J. Shin, K. S. Cho, H.-C. Ji, B. S. Lee, S. G. Kim, J. K. Bok, S. H. Choi, Y. H. Shin, J. H. Kim, S. Y. Lee, K. Y. Cho, B. J. Kuh, J. H. Shin, J. S. Lim, J. M. Kim, H. M. Choi, K. H. Ha, Y. D. Park, and C. H. Chung, in Optical Fiber Communication Conference, March 2013 (Optical Society of America, 2013), paper OTu2C.4.

Y. Liu and M. Popović, in Integrated Photonics Research, July 2013 (Optical Society of America, 2013), paper 1706135.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1.
Fig. 1.

(a) Layout of 5-period monolithically integrated polysilicon modulator, dual-mode waveguide regions with p-n junctions, nonadiabatic mode converters, and metal contacts (via height magnified 2× for clarity). Left inset, contacts and lateral junction; right inset, top view. (b) Field magnitude, |Hz|, simulated with finite-difference time-domain (FDTD).

Fig. 2.
Fig. 2.

(a) Optical transmission spectral response of 5- and 15-period devices. (b) and (c) Optical micrographs of the two devices. (d) I-V curves of the modulator diodes.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Near-resonance optical response of the 15-period device at DC bias voltages from 3.5V to +0.5V. (b) 5 Gbps optical eye diagram from the 5-period device showing 4.2 dB modulation depth in response to the same voltage swing. (c) 5 Gbps optical eye diagram from the 15-period device with 3.1 dB modulation depth (3.5V to +0.5V voltage swing).

Metrics