Lithiwm Tantalate (LTOI) Cyflymder uchelModulator Electro-Optig
Mae traffig data byd -eang yn parhau i dyfu, wedi'i yrru gan fabwysiadu technolegau newydd yn eang fel 5G a deallusrwydd artiffisial (AI), sy'n gosod heriau sylweddol i transceivers ar bob lefel o rwydweithiau optegol. Yn benodol, mae technoleg modulator electro-optig y genhedlaeth nesaf yn gofyn am gynnydd sylweddol yn y cyfraddau trosglwyddo data i 200 Gbps mewn un sianel wrth leihau'r defnydd o ynni a chostau. Yn ystod yr ychydig flynyddoedd diwethaf, mae technoleg ffotoneg silicon wedi'i defnyddio'n helaeth yn y farchnad transceiver optegol, yn bennaf oherwydd y ffaith y gellir cynhyrchu ffotoneg silicon gan ddefnyddio'r broses CMOS aeddfed. Fodd bynnag, mae modwleiddwyr electro-optig SOI sy'n dibynnu ar wasgariad cludwyr yn wynebu heriau mawr mewn lled band, defnydd pŵer, amsugno cludwyr am ddim a modiwleiddio nonlinearity. Mae llwybrau technoleg eraill yn y diwydiant yn cynnwys INP, ffilm denau lithiwm niobate lnoi, polymerau electro-optegol, ac atebion integreiddio heterogenaidd aml-blatfform eraill. Ystyrir mai LNOI yw'r ateb a all gyflawni'r perfformiad gorau mewn cyflymder uwch-uchel a modiwleiddio pŵer isel, fodd bynnag, mae ganddo rai heriau ar hyn o bryd o ran proses a chost cynhyrchu màs. Yn ddiweddar, lansiodd y tîm blatfform ffotonig integredig ffilm tenau Lithium Tantalate (LTOI) gydag eiddo ffotodrydanol rhagorol a gweithgynhyrchu ar raddfa fawr, y disgwylir iddo gyfateb neu hyd yn oed ragori ar berfformiad llwyfannau optegol lithiwm niobate a silicon mewn llawer o gymwysiadau. Fodd bynnag, tan nawr, dyfais graiddCyfathrebu Optegol, nid yw'r modulator electro-optig cyflym iawn, wedi'i wirio yn LTOI.
Yn yr astudiaeth hon, dyluniodd yr ymchwilwyr y modulator electro-optig LTOI yn gyntaf, y dangosir ei strwythur yn Ffigur 1. Trwy ddylunio strwythur pob haen o lithiwm tantalate ar yr ynysydd a pharamedrau'r electrod microdon, mae cyflymder lluosogi microdon a thon ysgafn yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y don yn y donModulator Electro-Opticalyn cael ei wireddu. O ran lleihau colli'r electrod microdon, cynigiodd yr ymchwilwyr yn y gwaith hwn am y tro cyntaf ddefnyddio arian fel deunydd electrod â gwell dargludedd, a dangoswyd bod yr electrod arian yn lleihau'r golled microdon i 82% o'i gymharu â'r electrod aur a ddefnyddir yn helaeth.
Ffig. 1 Strwythur Modulator Electro-Optig LTOI, Dyluniad Paru Cyfnod, Prawf Colli Electrode Microdon.
Ffig. Mae 2 yn dangos cyfarpar arbrofol a chanlyniadau'r modulator electro-optig LTOI ar gyferdwyster wedi'i fodiwleiddioCanfod Uniongyrchol (IMDD) mewn Systemau Cyfathrebu Optegol. Mae'r arbrofion yn dangos y gall y modulator electro-optig LTOI drosglwyddo signalau PAM8 ar gyfradd arwyddion o 176 GBD gyda BER wedi'i fesur o 3.8 × 10⁻² yn is na'r trothwy SD-FEC 25%. Ar gyfer 200 GBD PAM4 a 208 GBD PAM2, roedd BER yn sylweddol is na'r trothwy o 15% SD-FEC a 7% HD-FEC. Mae canlyniadau'r profion llygad a histogram yn Ffigur 3 yn dangos yn weledol y gellir defnyddio'r modulator electro-optig LTOI mewn systemau cyfathrebu cyflym gyda llinoledd uchel a chyfradd gwallau did isel.
Ffig. 2 arbrawf gan ddefnyddio modulator electro-optig LTOI ar gyferDwyster wedi'i fodiwleiddioCanfod Uniongyrchol (IMDD) yn y System Gyfathrebu Optegol (a) Dyfais arbrofol; (b) cyfradd gwallau did mesuredig (BER) PAM8 (coch), PAM4 (gwyrdd) a PAM2 (glas) signalau fel swyddogaeth o'r gyfradd arwyddion; (c) cyfradd wybodaeth y gellir ei thynnu (aer, llinell wedi'i chwalu) a chyfradd data net gysylltiedig (NDR, llinell solid) ar gyfer mesuriadau â gwerthoedd cyfradd gwall didau islaw'r terfyn SD-FEC 25%; (D) Mapiau llygaid a histogramau ystadegol o dan PAM2, PAM4, Modiwleiddio PAM8.
Mae'r gwaith hwn yn dangos y modulator electro-optig LTOI cyflym cyntaf gyda lled band 3 dB o 110 GHz. Mewn modiwleiddio dwyster canfod yn uniongyrchol arbrofion trosglwyddo IMDD, mae'r ddyfais yn cyflawni cyfradd ddata net un cludwr o 405 Gbit/s, sy'n debyg i berfformiad gorau llwyfannau electro-optegol presennol fel LNOI a modwleiddwyr plasma. Yn y dyfodol, gan ddefnyddio mwy cymhlethModulator IQDyluniadau neu dechnegau cywiro gwallau signal mwy datblygedig, neu ddefnyddio swbstradau colli microdon is fel swbstradau cwarts, disgwylir i ddyfeisiau lithiwm tantalate gyflawni cyfraddau cyfathrebu o 2 tbit/s neu uwch. O'i gyfuno â manteision penodol LTOI, megis birefringence isaf a'r effaith raddfa oherwydd ei gymhwysiad eang mewn marchnadoedd hidlo RF eraill, bydd technoleg ffotoneg lithiwm tantalate yn darparu toddiannau cost isel, pŵer isel ac cyflymder uwch-uchel ar gyfer rhwydweithiau cyfathrebu optegol cyflymder uchel y genhedlaeth nesaf.
Amser Post: Rhag-11-2024