Elektro optisko modulatoru nākotne

NākotneElektro optiskie modulatori

Elektro optiskajiem modulatoriem ir galvenā loma mūsdienu optoelektroniskajās sistēmās, tām ir svarīga loma daudzās jomās, sākot no sakaru uz kvantu skaitļošanu, regulējot gaismas īpašības. Šajā dokumentā ir apskatīts pašreizējais elektroenerģijas modulatora tehnoloģijas pašreizējais statuss, jaunākais izrāviens un turpmākā attīstība

1. attēls: dažādu veiktspējas salīdzinājumsoptiskais modulatorsTehnoloģijas, ieskaitot plānas plēves litija niobātu (TFLN), III-V elektriskās absorbcijas modulatorus (EAM), uz silīcija bāzes un polimēru modulatoriem ievietošanas zuduma, joslas platuma, enerģijas patēriņa, lieluma un ražošanas spējas ziņā.

Tradicionālie silīcija bāzes elektro optiskie modulatori un to ierobežojumi

Silīcija bāzes fotoelektrisko gaismas modulatori daudzus gadus ir bijuši optisko sakaru sistēmu pamatā. Balstoties uz plazmas izkliedes efektu, šādas ierīces pēdējos 25 gados ir guvušas ievērojamu progresu, palielinot datu pārsūtīšanas ātrumu par trim lieluma kārtām. Mūsdienu silīcija bāzes modulatori var sasniegt 4 līmeņa impulsa amplitūdas modulāciju (PAM4) līdz 224 GB/s un pat vairāk nekā 300 GB/s ar PAM8 modulāciju.

Tomēr silīcija bāzes modulatori saskaras ar pamatprincipiem, kas rodas no materiālu īpašībām. Ja optiskajiem raiduztvērējiem ir nepieciešams Baudas līmenis vairāk nekā 200 GBAUD, šo ierīču joslas platumu ir grūti apmierināt. Šis ierobežojums izriet no silīcija raksturīgajām īpašībām - līdzsvars, lai izvairītos no pārmērīga gaismas zuduma, vienlaikus saglabājot pietiekamu vadītspēju, rada neizbēgamu kompromisu.

Jaunā modulatora tehnoloģija un materiāli

Tradicionālo silīcija balstīto modulatoru ierobežojumi ir veicinājuši alternatīvu materiālu un integrācijas tehnoloģiju izpēti. Plānā plēves litija niobate ir kļuvusi par vienu no daudzsološākajām platformām jaunās paaudzes modulatoriem.Plāna plēves litija niobate elektro-optisko modulatoriPārmantojiet lielapjoma litija niobāta lieliskās īpašības, ieskaitot: plašu caurspīdīgu logu, liels elektrooptiskais koeficients (R33 = 31 pm/v) Lineāro šūnu Kerrs efekts var darboties vairākos viļņu garuma diapazonos

Jaunākie sasniegumi plānas plēves litija niobate tehnoloģijā ir devuši ievērojamus rezultātus, tostarp modulatoru, kas darbojas ar 260 gbaud ar datu pārraides ātrumu 1,96 TB/s vienā kanālā. Platformai ir unikālas priekšrocības, piemēram, ar CMOS saderīgu piedziņas spriegumu un 3-DB joslas platumu 100 GHz.

Jaunā tehnoloģijas lietojumprogramma

Elektro optisko modulatoru izstrāde ir cieši saistīta ar jauniem lietojumiem daudzās jomās. Mākslīgā intelekta un datu centru jomā,ātrgaitas modulatoriir svarīgi nākamās paaudzes starpsavienojumiem, un AI skaitļošanas lietojumprogrammas palielina pieprasījumu pēc 800 g un 1,6 t pluggable raiduztvērējiem. Modulatora tehnoloģija tiek izmantota arī: kvantu informācijas apstrādes neiromorfās skaitļošanas frekvences modulēta nepārtrauktā viļņa (FMCW) LIDAR mikroviļņu fotonu tehnoloģija

Jo īpaši plānas plēves litija niobāta elektro-optisko modulatori parāda izturību optisko skaitļošanas apstrādes motoros, nodrošinot ātru mazjaudas modulāciju, kas paātrina mašīnu apguves un mākslīgā intelekta lietojumprogrammas. Šādi modulatori var darboties arī zemā temperatūrā un ir piemēroti kvantu klases saskarnēm supravadošajās līnijās.

Nākamās paaudzes elektro optisko modulatoru attīstība saskaras ar vairākiem galvenajiem izaicinājumiem: ražošanas izmaksām un mērogam: Thinflm Lithium niobate modulatori pašlaik ir ierobežoti līdz 150 mm vafeļu ražošanai, kā rezultātā tiek iegūtas augstākas izmaksas. Nozarei ir jāpaplašina vafeļu lielums, saglabājot filmas vienveidību un kvalitāti. Integrācija un līdzprojekts: veiksmīga attīstībaAugstas veiktspējas modulatoriNepieciešamas visaptverošas līdzdalībniecības iespējas, iesaistot optoelektronikas un elektronisko čipu dizaineru, EDA piegādātāju, strūklu un iepakojuma ekspertu sadarbību. Ražošanas sarežģītība: Kaut arī silīcija bāzes optoelektronikas procesi ir mazāk sarežģīti nekā uzlabota CMOS elektronika, stabilas veiktspējas un ražas sasniegšanai ir nepieciešama ievērojama kompetence un ražošanas procesa optimizācija.

AI uzplaukuma un ģeopolitisko faktoru virzītais laukums saņem palielinātus ieguldījumus no valdībām, rūpniecības un privātā sektora visā pasaulē, radot jaunas iespējas sadarbībai starp akadēmisko aprindu un rūpniecību un solot paātrināt inovācijas.