E ardhmja emodulatorët elektro optikë
Modulatorët elektro optikë luajnë një rol qendror në sistemet optoelektronike moderne, duke luajtur një rol të rëndësishëm në shumë fusha nga komunikimi deri te llogaritja kuantike duke rregulluar vetitë e dritës. Ky punim diskuton statusin aktual, përparimin më të fundit dhe zhvillimin e ardhshëm të teknologjisë së modulatorëve elektro optikë
Figura 1: Krahasimi i performancës së ndryshmemodulator optikteknologjitë, duke përfshirë niobat litium me film të hollë (TFLN), modulatorët e absorbimit elektrik III-V (EAM), modulatorët me bazë silikoni dhe polimer për sa i përket humbjes së futjes, gjerësisë së brezit, konsumit të energjisë, madhësisë dhe kapacitetit prodhues.
Modulatorët elektro optikë tradicionalë me bazë silikoni dhe kufizimet e tyre
Modulatorët fotoelektrikë të dritës me bazë silikoni kanë qenë baza e sistemeve të komunikimit optik për shumë vite. Bazuar në efektin e shpërndarjes së plazmës, pajisje të tilla kanë bërë përparim të jashtëzakonshëm gjatë 25 viteve të fundit, duke rritur shpejtësinë e transferimit të të dhënave me tre renditje të madhësisë. Modulatorët modernë me bazë silikoni mund të arrijnë modulimin e amplitudës së pulsit me 4 nivele (PAM4) deri në 224 Gb/s dhe madje më shumë se 300 Gb/s me modulimin PAM8.
Megjithatë, modulatorët me bazë silikoni përballen me kufizime themelore që rrjedhin nga vetitë e materialit. Kur transmetuesit optikë kërkojnë shpejtësi baud më shumë se 200+ Gbaud, gjerësia e brezit të këtyre pajisjeve është e vështirë për të përmbushur kërkesën. Ky kufizim rrjedh nga vetitë e natyrshme të silikonit - balanca e shmangies së humbjes së tepërt të dritës duke ruajtur përçueshmëri të mjaftueshme krijon kompromis të pashmangshëm.
Teknologjia dhe materialet e modulatorëve në zhvillim
Kufizimet e modulatorëve tradicionalë me bazë silikoni kanë nxitur kërkimin në materialet alternative dhe teknologjitë e integrimit. Niobati i litiumit me film të hollë është bërë një nga platformat më premtuese për një gjeneratë të re modulatorësh.Modulatorët elektro-optikë të niobatit të litiumit me film të hollëtrashëgojnë karakteristikat e shkëlqyera të niobatit të litiumit me shumicë, duke përfshirë: dritaren e gjerë transparente, koeficientin e madh elektro-optik (r33 = 31 pm/V) qeliza lineare Efekti Kerrs mund të funksionojë në vargje të shumëfishta të gjatësive valore
Përparimet e fundit në teknologjinë e niobatit të litiumit të filmit të hollë kanë dhënë rezultate të jashtëzakonshme, duke përfshirë një modulator që funksionon në 260 Gbaud me shpejtësi të dhënash prej 1,96 Tb/s për kanal. Platforma ka avantazhe unike të tilla si tensioni i diskut i pajtueshëm me CMOS dhe gjerësia e brezit 3-dB prej 100 GHz.
Aplikimi i teknologjisë në zhvillim
Zhvillimi i modulatorëve elektro optikë është i lidhur ngushtë me aplikimet në zhvillim në shumë fusha. Në fushën e inteligjencës artificiale dhe qendrave të të dhënave,modulatorët me shpejtësi të lartëjanë të rëndësishme për gjeneratën e ardhshme të ndërlidhjeve dhe aplikacionet informatike të AI po nxisin kërkesën për transmetues 800G dhe 1.6T me prizë. Teknologjia e modulatorit zbatohet gjithashtu për: përpunimin kuantik të informacionit llogaritja neuromorfike me valë të vazhdueshme të moduluara me frekuencë (FMCW) teknologji lidar me mikrovalë të fotoneve
Në veçanti, modulatorët elektro-optikë të niobatit të litiumit me film të hollë tregojnë forcë në motorët e përpunimit llogaritës optik, duke siguruar modulim të shpejtë me fuqi të ulët që përshpejton mësimin e makinerive dhe aplikimet e inteligjencës artificiale. Modulatorë të tillë mund të funksionojnë edhe në temperatura të ulëta dhe janë të përshtatshëm për ndërfaqe kuantike-klasike në linjat superpërçuese.
Zhvillimi i modulatorëve elektro optikë të gjeneratës së ardhshme përballet me disa sfida të mëdha: Kostoja dhe shkalla e prodhimit: modulatorët e niobatit të litiumit me film të hollë janë aktualisht të kufizuar në prodhimin e vaferës 150 mm, duke rezultuar në kosto më të larta. Industria duhet të zgjerojë madhësinë e vaferit duke ruajtur uniformitetin dhe cilësinë e filmit. Integrimi dhe Ko-dizajnimi: Zhvillimi i suksesshëm imodulatorë me performancë të lartëkërkon aftësi gjithëpërfshirëse të bashkë-projektimit, duke përfshirë bashkëpunimin e optoelektronikës dhe dizenjuesve të çipave elektronikë, furnizuesve të EDA, fountave dhe ekspertëve të paketimit. Kompleksiteti i prodhimit: Ndërsa proceset optoelektronike me bazë silikoni janë më pak komplekse sesa elektronika e avancuar CMOS, arritja e performancës dhe rendimentit të qëndrueshëm kërkon ekspertizë të konsiderueshme dhe optimizim të procesit të prodhimit.
E nxitur nga bumi i AI dhe faktorët gjeopolitikë, fusha po merr investime të shtuara nga qeveritë, industria dhe sektori privat në mbarë botën, duke krijuar mundësi të reja për bashkëpunim midis akademisë dhe industrisë dhe duke premtuar për të përshpejtuar inovacionin.
Koha e postimit: Dhjetor-30-2024