E ardhmja emodulatorë elektro optikë
Modulatorët elektro optikë luajnë një rol qendror në sistemet moderne optoelektronike, duke luajtur një rol të rëndësishëm në shumë fusha nga komunikimi në llogaritjen kuantike duke rregulluar vetitë e dritës. Ky punim diskuton statusin aktual, përparimin e fundit dhe zhvillimin e ardhshëm të teknologjisë së modulatorit elektrik optik
Figura 1: Krahasimi i performancës me të ndryshmemodulator optikTeknologjitë, përfshirë filmin e hollë litium niobate (TFLN), moduluesit e thithjes elektrike III-V (EAM), moduluesit e bazuar në silikon dhe polimer për sa i përket humbjes së futjes, gjerësisë së bandës, konsumit të energjisë, madhësisë dhe kapacitetit të prodhimit.
Modulatorët tradicionalë elektro-optikë me bazë silikoni dhe kufizimet e tyre
Modulatorët e dritës fotoelektrike me bazë silikoni kanë qenë baza e sistemeve të komunikimit optik për shumë vite. Bazuar në efektin e shpërndarjes plazmatike, pajisje të tilla kanë bërë përparim të jashtëzakonshëm gjatë 25 viteve të fundit, duke rritur normat e transferimit të të dhënave me tre urdhëra të madhësisë. Modulatorët modernë me bazë silikoni mund të arrijnë modulimin e amplituda të pulsit me 4 nivele (PAM4) deri në 224 GB/s, dhe madje edhe më shumë se 300 GB/s me modulim PAM8.
Sidoqoftë, moduluesit me bazë silikoni përballen me kufizime themelore që rrjedhin nga vetitë e materialit. Kur transmetuesit optikë kërkojnë nivele baud prej më shumë se 200+ gbaud, gjerësia e bandës së këtyre pajisjeve është e vështirë për të përmbushur kërkesën. Ky kufizim buron nga vetitë e qenësishme të silikonit - ekuilibri i shmangies së humbjes së tepërt të dritës ndërsa ruan përçueshmëri të mjaftueshme krijon tregti të pashmangshme.
Teknologjia dhe materialet e modulatorit në zhvillim
Kufizimet e modulatorëve tradicionalë me bazë silikoni kanë nxitur hulumtimin në materiale alternative dhe teknologji të integrimit. Filmi i hollë Lithium Niobate është bërë një nga platformat më premtuese për një gjeneratë të re të moduluesve.Filmi i hollë Lithium Niobate Modulatorë elektro-optikëtrashëgoni karakteristikat e shkëlqyera të pjesës më të madhe litium niobate, duke përfshirë: dritare të gjerë transparente, koeficient të madh elektro-optik (R33 = 31 pasdite/v) Efekti KERRS Linear Cells mund të funksionojë në varg të gjatësi të valës së shumëfishtë
Përparimet e fundit në filmin e hollë Lithium Niobate Technology kanë dhënë rezultate të jashtëzakonshme, duke përfshirë një modulues që funksionon me 260 Gbaud me normat e të dhënave prej 1.96 TB/s për kanal. Platforma ka avantazhe unike të tilla si tensioni i makinës i pajtueshëm me CMOS dhe gjerësia e bandës 3-db prej 100 GHz.
Aplikimi i teknologjisë në zhvillim
Zhvillimi i moduluesve elektro optikë është i lidhur ngushtë me aplikimet në zhvillim në shumë fusha. Në fushën e inteligjencës artificiale dhe qendrave të të dhënave,modulues me shpejtësi të lartëjanë të rëndësishme për gjeneratën e ardhshme të ndërlidhjeve, dhe aplikacionet e informatikës AI po nxisin kërkesën për transmetues 800g dhe 1.6T të prizave. Teknologjia e modulatorit është aplikuar gjithashtu në: Përpunimi i informacionit kuantik Frekuenca e llogaritjes neuromorfike Frekuenca e moduluar e valës së vazhdueshme (FMCW) Teknologjia e fotonit të mikrovalës LIDAR LIDAR
Në veçanti, moduluesit elektro-optikë të filmit të hollë Lithium niobate tregojnë forcë në motorët optikë të përpunimit të llogarisë, duke siguruar një modulim të shpejtë me fuqi të ulët që përshpejton mësimin e makinerisë dhe aplikimet e inteligjencës artificiale. Modulatorë të tillë gjithashtu mund të funksionojnë në temperatura të ulëta dhe janë të përshtatshme për ndërfaqe kuantike-klasike në linjat e superpërcjelljes.
Zhvillimi i moduluesve elektro optikë të gjeneratës së ardhshme përballet me disa sfida kryesore: kostoja e prodhimit dhe shkalla: moduluesit e litiumit të hollë me filmin e hollë aktualisht janë të kufizuar në prodhimin e meshës 150 mm, duke rezultuar me kosto më të larta. Industria duhet të zgjerojë madhësinë e meshës duke ruajtur uniformitetin dhe cilësinë e filmit. Integrimi dhe bashkë-projektimi: zhvillimi i suksesshëm iModulatorë me performancë të lartëKërkon aftësi gjithëpërfshirëse të bashkë-projektimit, që përfshijnë bashkëpunimin e optoelektronikës dhe projektuesit elektronikë të çipave, furnizuesit e EDA-së, burimet dhe ekspertët e paketimit. Kompleksiteti i prodhimit: Ndërsa proceset optoelektronike me bazë silikoni janë më pak komplekse sesa elektronika e përparuar CMOS, arritja e performancës dhe rendimentit të qëndrueshëm kërkon ekspertizë të konsiderueshme dhe optimizim të procesit të prodhimit.
Të nxitur nga AI Boom dhe Faktorët Gjeopolitikë, fusha po merr investime të rritura nga qeveritë, industria dhe sektori privat në të gjithë botën, duke krijuar mundësi të reja për bashkëpunim midis akademisë dhe industrisë dhe premtuese për të përshpejtuar inovacionin.
Koha e postimit: Dhjetor-30-2024