Segmented traveling wave electro-absorption modulators (TWEAMs) can provide a modulation speed above 100 Gb/s, which is needed in new optical communication networks. In the EU-project TWILIGHT, KTH continues the design work of TWEAMs in the EU-projects IPHOBAC and HECTO with the aim to design a new optical modulator to be integrated with an electronic layer. The structure of the modulator has to be changed in order to make it compatible with the integration technology that will be used in the project. Like in previous projects, the PSPICE software is an important tool for the design work. The past studies left a large amount of different models and test data. This thesis has been focused on studying these models and data to see if they can help the future work in the project. This includes the comparison of the geometrical dimensions, the microwave properties, and the simulation results with the fabricated modulators in the past projects. The electrical parameters are also critical for the design work, especially the capacitance which determines the impedance of the modulator. Since the TWILIGHT project needs a new design of the modulator, the calculation of these parameters will change. This thesis contains a study how this can be done and discusses the parameters for the new TWEAM design. / Segmenterade elektroabsorptionsmodulatorer för vandrande vågor (TWEAMs) kan ge moduleringshastigheter över 100 Gb/s, vilket behövs i nya optiska kommunikationsnätverk. I EU-projektet TWILIGHT fortsätter KTH designarbetet av TWEAMs i EU-projektet IPHOBAC och HECTO med syfte att designa en ny optisk modulator som ska integreras med ett elektronik-lager. Modulatorns struktur måste ändras för att den ska bli kompatibel med integrationstekniken som ska användas i projektet. Precis som i tidigare projekt är PSPICE-mjukvaran ett viktigt verktyg för designarbetet. Den tidigare studierna lämnade en stor mängd olika modeller och testdata. Detta examensarbete har fokuserat på att studera dessa modeller och data för att se om de kan hjälpa det framtida arbetet i projektet. Detta inkluderar jämförelsen av de geometriska dimensionerna, mikrovågsegenskaperna och simuleringsresultaten med de tillverkade modulatorerna i tidigare projekt. De elektriska parametrarna är också kritiska för konstruktionsarbetet, speciellt kapacitansen som bestämmer modulatorns impedans. Eftersom TWILIGHT-projektet har en ny design för modulatorn, ändras beräkningen av dessa parametrar. Detta examensarbete innehåller en studie hur detta kan göras och diskuterar parametrarna för den nya TWEAM-designen.

According to the 2018 Ethernet Roadmap projections, the requirements for high speed links keep increasing every year, always keeping an eye on the energy per bit consumption of the communication system. The Ethernet requirements are estimated to reach 1Tbps by 2022-2025. Optical links are one of the most concrete solutions to satisfy bandwidth requirements at low energy consumption. An optical link is a communication system that consists of a single end-to-end optical circuit. In contrast with vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) technology, which is based on a direct laser modulation, silicon photonics technology (SPT) is based on indirect modulation. In order to perform the modulation, electro-optical modulators are needed in the optical link system for electrically modulating the optical power.This master thesis, developed at imec, will present the modeling of two different technologies of optical modulators: Silicon Ring Modulator and the Franz-Keldysh ElectroAbsorption Modulator. The work was initiated, since there were no available models of these devices in the actual framework for link analysis. First a preliminary study of the physical principles of the two devices was performed, in order to build the Matlab models. Then, these models were fitted with measurements, in order to adjust them to real-life behavior. After having obtained two working models of the two modulators, an alreadyexisting framework was used, to compare the energy consumption per bit in the optical link. However, the results obtained with the simulation didn’t highlight a technology to be preferred to the other. / Enligt prognoserna från Ethernet Roadmap 2018 fortsätter kraven på höghastighetslänkar att öka varje år och håller alltid ett öga på kommunikationssystemets energi konsumtion per bit. Ethernet-kraven beräknas nå 1Tbps 2022-2025.Optiska länkar är en av de mest konkreta lösningarna för att tillgodose bandbreddskrav vid låg energiförbrukning. En optisk länk är ett kommunikationssystem som utgör en punkt till punkt förbunden optisk krets. I motsats till teknik som utnyttjar den vertikala kavitetsytemitterande lasern (VCSEL), som bygger på en direkt lasermodulering, baseras kisel fotonikteknik (SPT) på indirekt modulering. För att utföra en modulering behövs elektrooptiska modulatorer i det optiska länksystemet för att elektriskt modulera den optiska effekten.Denna masteruppsats, utvecklad vid imec, kommer att presentera modelleringen av två olika teknologier av optiska modulatorer: Silicon Ring Modulatorn och Franz-Keldysh Electro Absorption Modulator. Arbetet, genomfördes eftersom det inte fanns några tillgängliga modeller av dessa enheter i själva ramverket för länkanalys. För det första genomfördes en preliminär studie av de två enheternas fysikaliska principer för att bygga Matlab-modellerna. Sedan jämfördes dessa modeller med mätningar för att anpassa dem till verkligt beteende. Efter att ha fått två arbetsmodeller av de två modulatorerna användes ett redan existerande ramverk för att jämföra energikonsumtionen per bit i den optiska länken. De resultat som erhölls med simuleringen indikerade emellertid inte någon teknik som skulle föredras framför den andra.