Silicon photonics has emerged as the leading candidate for implementing ultralow power wavelength-division-multiplexed communication networks in high-performance computers, yet current components (lasers, modulators, filters and detectors) consume too much power for the high-speed femtojoule-class links that ultimately will be required. Here we demonstrate and characterize the first modulator to achieve simultaneous high-speed (25 Gb s(-1)), low-voltage (0.5 VPP) and efficient 0.9 fJ per bit error-free operation. This low-energy high-speed operation is enabled by a record electro-optic response, obtained in a vertical p-n junction device that at 250 pm V(-1) (30 GHz V(-1)) is up to 10 times larger than prior demonstrations. In addition, this record electro-optic response is used to compensate for thermal drift over a 7.5 °C temperature range with little additional energy consumption (0.24 fJ per bit for a total energy consumption below 1.03 J per bit). The combined results of highly efficient modulation and electro-optic thermal compensation represent a new paradigm in modulator development and a major step towards single-digit femtojoule-class communications.

Multi-energy microgrids (MEMGs) have emerged as an effective solution for reducing greenhouse gas emissions. These systems leverage the coordination of multiple energy vectors to enhance efficiency and achieve greater independence from the main grid. This paper introduces a dynamic fuzzy-logic energy management system (EMS) designed for a MEMG that encompasses gas and electricity energy vectors. The thermal network of the MEMG comprises a gas boiler, an electric boiler, and a heat load. In parallel, the electrical network consists of a photovoltaic (PV) system, a battery energy storage system, an electric load, and a connection with the grid. The EMS plays a crucial role in evaluating the PV power generation and electric demand, and it adjusts the water temperature in the electric boiler to minimize reliance on the local grid. To evaluate the effectiveness of the MEMG and EMS, a simulation spanning 4.5 hours was conducted under various operating conditions for sun irradiance, heat, water, and electric demand. The results demonstrate the capability of the fuzzy-logic based EMS to reduce the dependence on the local grid, thereby showcasing the suitability of this approach in MEMGs.