Optical modulators are at the heart of optical communication links. Ideally, they should feature low insertion loss, low drive voltage, large modulation bandwidth, high linearity, compact footprint and low manufacturing cost. Unfortunately, these criteria have only been achieved on separate occasions.Based on a Silicon and Lithium Niobate hybrid integration platform, we demonstrate Mach-Zehnder modulators that simultaneously fulfill these criteria. The presented device exhibits an insertion loss of 2.5 dB, voltage-length product of 2.2 Vcm, high linearity, electro-optic bandwidth of at least 70 GHz and modulation rates up to 112 Gbit/s. The high-performance modulator is realized by seamless integration of high-contrast waveguide based on Lithium Niobate - the most mature modulator material - with compact, low-loss silicon circuits. The hybrid platform demonstrated here allows for the combination of 'best-in-breed' active and passive components, opening up new avenues for enabling future high-speed, energy efficient and cost-effective optical communication networks.

The coherent transmission technology using digital signal processing and advanced modulation formats, is bringing networks closer to the theoretical capacity limit of optical fibres, the Shannon limit. The in-phase/quadrature electro-optic modulator that encodes information on both the amplitude and the phase of light, is one of the underpinning devices for the coherent transmission technology. Ideally, such modulator should feature a low loss, low drive voltage, large bandwidth, low chirp and compact footprint. However, these requirements have been only met on separate occasions. Here, we demonstrate integrated thin-film lithium niobate in-phase/quadrature modulators that fulfil these requirements simultaneously. The presented devices exhibit greatly improved overall performance (half-wave voltage, bandwidth and optical loss) over traditional lithium niobate counterparts, and support modulation data rate up to 320 Gbit s

We propose an on-board integrated optics (OBO) scheme within a 50G/10G combo passive optical network (PON) system, for the first time to our best knowledge, which can achieve high port density, low cost, and low power consumption required by the 50G PON system. We provide an OBO scheme that integrates record-high power distributed feedback (DFB) lasers, low insertion loss silicon modulators, a planar lightwave circuit wavelength-division multiplexer, and avalanche photodiodes on a single board, which can solve key issues faced by the demand of coexistence and smooth evolution from 10G to 50G PON for global access network operators. In this system, the slope efficiency of the lasers has been optimized at high temperatures, allowing the output power of the lasers to achieve a record-breaking 23.5 dBm at 1577 and 1342 nm, while reducing cooling power consumption to realize low carbon emission in access networks. We developed a low-loss broadband silicon modulator to meet the large power budget and high data rate requirements of 50G PON by optimizing doping parameters and constructing electrodes that match the driver. This silicon modulator has a 6.6 dB insertion loss and an electro-optic bandwidth of more than 38 GHz, making it the ideal silicon modulator for 50G PON systems. In addition, we verify the end-to-end performance, including receiver sensitivity in the upstream direction and the dispersion penalty in the downstream direction. This suggests that the OBO scheme can satisfy the criteria of the 50G PON system according to the ITU-T G.9804 standard series.

Polyurethane/silk protein–bismuth halide oxide composite films were fabricated using a blending-wet phase transformationin situsynthesis method. The crystal structure, micromorphology, and optical properties were conducted using XRD, SEM, and UV-Vis DRS characterize techniques. The results indicated that loaded silk protein enhanced the hydrophilicity and pore structure of the polyurethane composite films. The active species BiOX were observed to grow as nanosheets with high dispersion on the internal skeleton and silk protein surface of the polyurethane–silk protein film. The photocatalytic efficiency of BiOX/PU-SF composite films was assessed through the degradation of Rhodamine B under visible light irradiation. Among the tested films, the BiOBr/PU-SF composite exhibited the highest removal rate of RhB at 98.9%, surpassing the removal rates of 93.7% for the BiOCl/PU-SF composite and 85.6% for the BiOI/PU-SF composite. Furthermore, an active species capture test indicated that superoxide radical (•O2−) and hole (h+) species played a predominant role in the photodegradation process.

Composite film materials have garnered significant attention in the realm of environmental remediation. An Ag-AgVO3@BiVO4/PVDF composite film was successfully fabricated through an ultrasound-assisted and in situ precipitation method. The porous nature of the PVDF film allows for ample space for the in-situ growth of Ag, AgVO3, and BiVO4, ultimately forming a stable heterostructure. The Ag-AgVO3@BiVO4/PVDF composite film exhibited superior photocatalytic activity, achieving a degradation rate of 88.3% for TC when utilized in a circulating film reactor of Type II, surpassing the performance of the intermittent reactor of Type I which yielded a degradation rate of 73.5%. Furthermore, the degradation rate was 2.64 and 1.24 times higher compared to Ag-AgVO3/PVDF (33.4%) and BiVO4/PVDF (71.1%) films, respectively. The composite film can be used for the removal of other organic compounds, achieving degradation rates of 70.6% for OFL and 80.6% for RhB, respectively. The composite film is easily recoverable and reusable, rendering it particularly well-suited for industrial wastewater treatment.