Dyfodol modulators electro optegol

Mae dyfodolmodulators electro optegol

Mae modulatyddion 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 statws cyfredol, datblygiad diweddaraf a datblygiad technoleg modulator electro optig yn y dyfodol

Ffigur 1: Cymhariaeth perfformiad gwahanolmodulator optegoltechnolegau, gan gynnwys lithiwm niobate ffilm tenau (TFLN), modulators amsugno trydanol III-V (EAM), modiwlaidd sy'n seiliedig ar silicon a pholymer o ran colled mewnosod, lled band, defnydd pŵer, maint, a chynhwysedd gweithgynhyrchu.

Modulators electro optig traddodiadol seiliedig ar silicon a'u cyfyngiadau

Mae modulatyddion 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 modylwyr 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 modulators sy'n seiliedig ar silicon yn wynebu cyfyngiadau sylfaenol sy'n deillio o briodweddau materol. Pan fydd angen cyfraddau baud o fwy na 200+ Gbaud ar drosglwyddyddion optegol, mae lled band y dyfeisiau hyn yn anodd cwrdd â'r galw. Mae'r cyfyngiad hwn yn deillio o briodweddau cynhenid ​​silicon - mae cydbwysedd osgoi colli golau gormodol wrth gynnal dargludedd digonol yn creu cyfaddawdau anochel.

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

Mae cyfyngiadau modylwyr traddodiadol sy'n seiliedig ar silicon wedi ysgogi ymchwil i ddeunyddiau amgen a thechnolegau integreiddio. Mae lithiwm niobate ffilm denau wedi dod yn un o'r llwyfannau mwyaf addawol ar gyfer cenhedlaeth newydd o fodylwyr.Modulators electro-optig lithiwm niobate ffilm denauetifeddu nodweddion rhagorol lithiwm niobate swmp, gan gynnwys: ffenestr dryloyw lydan, cyfernod electro-optig mawr (r33 = 31 pm/V) cell llinol effaith Kerrs yn gallu gweithredu mewn ystodau tonfedd lluosog

Mae datblygiadau diweddar mewn technoleg ffilm tenau lithiwm niobate wedi esgor ar ganlyniadau rhyfeddol, gan gynnwys modulator yn gweithredu ar 260 Gbaud gyda chyfraddau data o 1.96 Tb/s fesul sianel. Mae gan y platfform fanteision unigryw fel foltedd gyrru 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 datblygiad modulators electro-optig a chymwysiadau sy'n dod i'r amlwg mewn sawl maes. Ym maes deallusrwydd artiffisial a chanolfannau data,modulators cyflymyn bwysig ar gyfer y genhedlaeth nesaf o ryng-gysylltiadau, ac mae cymwysiadau cyfrifiadurol AI yn gyrru'r galw am drosglwyddyddion plygadwy 800G a 1.6T. Mae technoleg modulator hefyd yn cael ei gymhwyso i: brosesu gwybodaeth cwantwm cyfrifiadura niwromorffig Amlder ton barhaus wedi'i modiwleiddio (FMCW) technoleg ffoton microdon lidar

Yn benodol, mae modulatwyr electro-optig lithiwm niobate ffilm denau yn dangos cryfder mewn peiriannau prosesu cyfrifiadurol optegol, gan ddarparu modiwleiddio pŵer isel cyflym sy'n cyflymu dysgu peiriannau a chymwysiadau deallusrwydd artiffisial. Gall modulatyddion o'r fath hefyd weithredu ar dymheredd isel ac maent yn addas ar gyfer rhyngwynebau cwantwm-clasurol mewn llinellau uwchddargludo.

Mae datblygu modulatyddion electro-optig cenhedlaeth nesaf yn wynebu sawl her fawr: Cost cynhyrchu a graddfa: mae modulatyddion lithiwm niobate ffilm denau wedi'u cyfyngu ar hyn o bryd i gynhyrchu wafferi 150 mm, gan arwain at gostau uwch. Mae angen i'r diwydiant ehangu maint wafferi tra'n cynnal unffurfiaeth ac ansawdd ffilm. Integreiddio a Chyd-ddylunio: Datblygiad llwyddiannus omodulators perfformiad uchelyn gofyn am alluoedd cyd-ddylunio cynhwysfawr, sy'n cynnwys cydweithrediad optoelectroneg a dylunwyr sglodion electronig, cyflenwyr EDA, ffontiau, ac arbenigwyr pecynnu. Cymhlethdod gweithgynhyrchu: Er bod prosesau optoelectroneg sy'n seiliedig ar silicon yn llai cymhleth nag electroneg CMOS uwch, mae cyflawni perfformiad a chynnyrch sefydlog yn gofyn am arbenigedd sylweddol ac optimeiddio prosesau gweithgynhyrchu.

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