云计算、人工智能等新兴信息技术的迅速发展，推动了数据流量指数级增长，进而大幅度提高了信息与通信系统对于高速、高效数据处理传输技术的需求。传统电互连技术受限于电阻、寄生效应等干扰，难以传输高频信号，限制了带宽及芯片算力的提升，同时易受内外电磁场的干扰，造成信号质量劣化。此外，寄生效应引起的功耗及热耗散也逐渐成为不可忽视的限制因素。
相比电信号，用光波进行信息处理传输具有带宽高、损耗低、抗干扰能力强、高并行等优势，成为了替代电互连的下一代信号传输技术（图1）。以光纤通信为基础的光通信技术在过去几十年内获得了飞速发展, 成为长距离、大容量通信网络的基石。在短距信息互连领域，“光进铜退”也是后摩尔定律时代提升数据中心乃至算力芯片高速传输性能的最有前景和竞争力的方案。研发能与微电子器件芯片集成的高性能光器件是构建高带宽、低时延、低功耗短距光互联技术的关键。
图1. 不同尺度下的光互联技术
现阶段短距光互联和集成电光芯片的实现存在着一系列亟需解决的瓶颈问题，如光互连的数据信号处理能力仍然面临着电光调制器件自身带宽和能效瓶颈的限制；衍射极限导致光器件尺寸通常大于电子器件三个数量级以上，难以实现高密度芯片集成；硅光子技术缺乏高效的电光调制材料，现有材料电光效应弱且加工困难。
图2.有机混合电光调制技术
研究课题聚焦解决集成光电子芯片核心元器件的性能瓶颈问题，旨在开发基于高性能有机电光薄膜的异质集成电光调制器和光数据发送芯片（图2），以实现电光信号的高速转换，显著降低数据处理能耗，增强芯片可靠性，解决芯片集成中光电子器件尺寸及驱动电压的不匹配问题。相关技术在不仅在光互连领域如光纤/无线通信、数据中心、以及光探测与测距（如光学雷达）等领域有着极为重要的用途（图3），同时也可以广泛应用于低温量子、空间宇航等系统。技术完整自主，具体核心优势如下：
1. 高性能电光薄膜：基于交联固化作用的有机电光薄膜具有300 pm/V以上的电光系数，相比于商用电光晶体高出一个数量级以上；本征带宽大于10 THz；适用温度4K~400K，抗γ辐照，适应多种极端环境；可用旋涂、喷涂等低成本手段与器件异质集成。
2. 调制带宽：所研发的混合集成电光调制器带宽达500 GHz，相较现有的其他类型电光调制器件实现颠覆性的提升。
3. 器件尺寸与驱动电压：所研发的电光调制器突破光波的衍射极限，器件尺寸缩小至 微米级别，实现与CMOS等微电子器件的高密度单片集成，以及CMOS电压驱动。
4. 功耗：高性能的材料和优异的器件设计使所研发的电光调制器相比于现有技术实现能耗指数级别的降低，达到了fJ/bit的水平。
图3. 有机混合电光调制技术的应用领域
