Dyfodol Modwleiddwyr Electro Optegol

DyfodolModwleiddwyr Optegol Electro

Mae modwleiddwyr electro optig yn chwarae rhan ganolog mewn systemau optoelectroneg modern, gan chwarae rhan bwysig mewn sawl maes o gyfathrebu i gyfrifiadura cwantwm trwy reoleiddio priodweddau golau. Mae'r papur hwn yn trafod y statws cyfredol, y datblygiad arloesol diweddaraf a datblygu technoleg modulator electro optig yn y dyfodol

Ffigur 1: Cymhariaeth perfformiad o wahanolmodulator optegolTechnolegau, gan gynnwys ffilm denau lithiwm niobate (TFLN), modwleiddwyr amsugno trydanol III-V (EAM), modwleiddwyr wedi'u seilio ar silicon a pholymer o ran colli mewnosod, lled band, bwyta pŵer, maint, maint, a gallu gweithgynhyrchu.

Modwleiddwyr electro optig traddodiadol sy'n seiliedig ar silicon a'u cyfyngiadau

Mae modwleiddwyr golau ffotodrydanol sy'n seiliedig ar silicon wedi bod yn sail i systemau cyfathrebu optegol ers blynyddoedd lawer. Yn seiliedig ar yr effaith gwasgariad plasma, mae dyfeisiau o'r fath wedi gwneud cynnydd rhyfeddol dros y 25 mlynedd diwethaf, gan gynyddu cyfraddau trosglwyddo data o dri gorchymyn maint. Gall modwleiddwyr modern sy'n seiliedig ar silicon gyflawni modiwleiddio osgled pwls 4 lefel (PAM4) o hyd at 224 GB/s, a hyd yn oed mwy na 300 GB/s gyda modiwleiddio PAM8.

Fodd bynnag, mae modwleiddwyr sy'n seiliedig ar silicon yn wynebu cyfyngiadau sylfaenol sy'n deillio o eiddo materol. Pan fydd transceivers optegol yn gofyn am gyfraddau baud o fwy na 200+ o Gbaud, mae'n anodd ateb y galw am led band y dyfeisiau hyn. Mae'r cyfyngiad hwn yn deillio o briodweddau cynhenid ​​silicon - mae'r cydbwysedd o osgoi colli golau gormodol wrth gynnal dargludedd digonol yn creu cyfaddawdau anochel.

Technoleg a deunyddiau modulator sy'n dod i'r amlwg

Mae cyfyngiadau modwleiddwyr traddodiadol sy'n seiliedig ar silicon wedi gyrru ymchwil i ddeunyddiau amgen a thechnolegau integreiddio. Mae ffilm denau Lithium Niobate wedi dod yn un o'r llwyfannau mwyaf addawol ar gyfer cenhedlaeth newydd o fodwleiddwyr.Ffilm denau Lithiwm Niobate Modwleiddwyr Electro-OptigEtifeddwch nodweddion rhagorol swmp lithiwm niobate, gan gynnwys: ffenestr dryloyw eang, cyfernod electro-optig mawr (R33 = 31 pm/v) gall effaith kerrs celloedd llinol weithredu mewn ystodau tonfedd lluosog

Mae datblygiadau diweddar mewn technoleg lithiwm niobate ffilm tenau wedi esgor ar ganlyniadau rhyfeddol, gan gynnwys modulator sy'n gweithredu ar 260 gbaud gyda chyfraddau data o 1.96 tb/s y sianel. Mae gan y platfform fanteision unigryw fel foltedd gyriant sy'n gydnaws â CMOS a lled band 3-DB o 100 GHz.

Cymhwysiad technoleg sy'n dod i'r amlwg

Mae cysylltiad agos rhwng datblygu modwleiddwyr electro optig â chymwysiadau sy'n dod i'r amlwg mewn sawl maes. Ym maes canolfannau deallusrwydd artiffisial a data,Modwleiddwyr cyflymyn bwysig ar gyfer y genhedlaeth nesaf o ryng -gysylltiadau, ac mae cymwysiadau cyfrifiadurol AI yn gyrru'r galw am transceivers plygadwy 800g ac 1.6T. Mae technoleg Modulator hefyd yn cael ei gymhwyso i: Prosesu Gwybodaeth Quantum Amledd Cyfrifiadura Niwrogorffig Modiwleiddio Technoleg Ffoton Microdon LiDAR Modiwlaidd (FMCW)

Yn benodol, mae modwleiddwyr electro-optig lithiwm ffilm tenau yn dangos cryfder mewn peiriannau prosesu cyfrifiadol optegol, gan ddarparu modiwleiddio pŵer isel cyflym sy'n cyflymu dysgu peiriannau a chymwysiadau deallusrwydd artiffisial. Gall modwleiddwyr o'r fath hefyd weithredu ar dymheredd isel ac maent yn addas ar gyfer rhyngwynebau cwantwm-glasurol mewn llinellau uwch-ddargludol.

Mae datblygu modwleiddwyr electro optig y genhedlaeth nesaf yn wynebu sawl her fawr: cost a graddfa cynhyrchu: ar hyn o bryd mae modwleiddwyr lithiwm ffilm denau yn gyfyngedig i gynhyrchu wafer 150 mm, gan arwain at gostau uwch. Mae angen i'r diwydiant ehangu maint wafer wrth gynnal unffurfiaeth ac ansawdd ffilm. Integreiddio a chyd-ddylunio: Datblygiad llwyddiannusModwleiddwyr perfformiad uchelYn gofyn am alluoedd cyd-ddylunio cynhwysfawr, gan gynnwys cydweithredu optoelectroneg a dylunwyr sglodion electronig, cyflenwyr EDA, founts, ac arbenigwyr pecynnu. Cymhlethdod Gweithgynhyrchu: Er bod prosesau optoelectroneg sy'n seiliedig ar silicon yn llai cymhleth nag electroneg CMOS datblygedig, mae cyflawni perfformiad a chynnyrch sefydlog yn gofyn am arbenigedd sylweddol ac optimeiddio prosesau gweithgynhyrchu.

Wedi'i yrru gan y ffyniant AI a ffactorau geopolitical, mae'r maes yn derbyn mwy o fuddsoddiad gan lywodraethau, diwydiant a'r sector preifat ledled y byd, gan greu cyfleoedd newydd ar gyfer cydweithredu rhwng y byd academaidd a diwydiant ac addo cyflymu arloesedd.