Tantalate lithiwm (LTOI) cyflymder uchelmodulator electro-optig
Mae traffig data byd-eang yn parhau i dyfu, wedi'i ysgogi gan fabwysiadu technolegau newydd yn eang fel 5G a deallusrwydd artiffisial (AI), sy'n gosod heriau sylweddol i drosglwyddyddion ar bob lefel o rwydweithiau optegol. Yn benodol, mae technoleg modulator electro-optig y genhedlaeth nesaf yn gofyn am gynnydd sylweddol mewn 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 cael ei defnyddio'n helaeth yn y farchnad transceiver optegol, yn bennaf oherwydd y ffaith y gellir masgynhyrchu ffotoneg silicon gan ddefnyddio'r broses CMOS aeddfed. Fodd bynnag, mae modulatyddion electro-optig SOI sy'n dibynnu ar wasgariad cludwyr yn wynebu heriau mawr o ran lled band, defnydd pŵer, amsugno cludwyr am ddim ac aflinolrwydd modiwleiddio. Mae llwybrau technoleg eraill yn y diwydiant yn cynnwys InP, ffilm denau lithiwm niobate LNOI, polymerau electro-optegol, ac atebion integreiddio heterogenaidd aml-lwyfan eraill. Ystyrir mai LNOI yw'r ateb a all gyflawni'r perfformiad gorau mewn modiwleiddio cyflymder uwch-uchel a phŵer isel, fodd bynnag, ar hyn o bryd mae ganddo rai heriau o ran proses gynhyrchu màs a chost. Yn ddiweddar, lansiodd y tîm lwyfan ffotonig integredig ffilm denau lithiwm 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 geisiadau. Fodd bynnag, hyd yn hyn, y ddyfais craidd ocyfathrebu optegol, nid yw'r modulator electro-optig cyflymder uchel 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 ddyluniad strwythur pob haen o tantalate lithiwm ar yr ynysydd a pharamedrau'r electrod microdon, y lluosogiad cyfateb cyflymder microdon a ton golau yn ymodulator electro-optegolyn 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 gyda 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 eang.
FFIG. 1 Strwythur modulator electro-optig LTOI, dyluniad paru cam, prawf colled electrod microdon.
FFIG. 2 yn dangos y cyfarpar arbrofol a chanlyniadau'r modulator electro-optig LTOI ar gyferdwyster modiwleiddiocanfod 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 islaw'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 prawf 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 didau isel.
FFIG. 2 Arbrawf gan ddefnyddio modulator electro-optig LTOI ar gyferDwysedd modiwleiddioCanfod Uniongyrchol (IMDD) mewn system gyfathrebu optegol (a) dyfais arbrofol; (b) Cyfradd cyfeiliornadau didau mesuredig (BER) signalau PAM8(coch), PAM4(gwyrdd) a PAM2(glas) fel ffwythiant y gyfradd arwyddo; (c) Cyfradd gwybodaeth defnyddiadwy wedi'i thynnu (AIR, llinell doredig) a chyfradd data net cysylltiedig (NDR, llinell solet) ar gyfer mesuriadau â gwerthoedd cyfradd gwall didau o dan y terfyn SD-FEC o 25%; (d) Mapiau llygaid a histogramau ystadegol o dan fodiwleiddio PAM2, PAM4, PAM8.
Mae'r gwaith hwn yn dangos y modulator electro-optig LTOI cyflym cyntaf gyda lled band 3 dB o 110 GHz. Mewn arbrofion trawsyrru IMDD canfod uniongyrchol modiwleiddio dwyster, mae'r ddyfais yn cyflawni cyfradd data net cludwr sengl o 405 Gbit yr eiliad, sy'n debyg i berfformiad gorau llwyfannau electro-optegol presennol fel LNOI a modulators plasma. Yn y dyfodol, gan ddefnyddio mwy cymhlethmodulator IQdyluniadau neu dechnegau cywiro gwall signal mwy datblygedig, neu ddefnyddio swbstradau colli microdon is fel swbstradau cwarts, disgwylir i ddyfeisiau tantalate lithiwm gyflawni cyfraddau cyfathrebu o 2 Tbit yr eiliad neu uwch. Wedi'i gyfuno â manteision penodol LTOI, megis birfringence is a'r effaith raddfa oherwydd ei gymhwysiad eang mewn marchnadoedd hidlo RF eraill, bydd technoleg ffotoneg tantalate lithiwm yn darparu atebion cost isel, pŵer isel a chyflymder uchel ar gyfer cenhedlaeth nesaf uchel. - rhwydweithiau cyfathrebu optegol cyflym a systemau ffotoneg microdon.
Amser postio: Rhagfyr-11-2024