Elektro optinių moduliatorių ateitis

AteitisElektro optiniai moduliatoriai

Elektroninių optinių moduliatorių vaidina pagrindinį vaidmenį šiuolaikinėse optoelektroninėse sistemose, vaidindami svarbų vaidmenį daugelyje laukų, pradedant nuo komunikacijos iki kvantinio skaičiavimo, reguliuodami šviesos savybes. Straipsnyje aptariama dabartinė „Electro“ optinio moduliatoriaus technologijos būklė, naujausias proveržis ir būsimas plėtra

1 paveikslas: Skirtingo našumo palyginimasOptinis moduliatoriusTechnologijos, įskaitant plonos plėvelės ličio niobate (TFLN), III-V elektrinės absorbcijos moduliatorius (EAM), silicio pagrindu pagamintus ir polimerų moduliatorius, atsižvelgiant į įterpimo nuostolius, pralaidumą, energijos suvartojimą, dydį ir gamybos pajėgumus.

Tradiciniai silicio pagrindu pagaminti elektro optiniai moduliatoriai ir jų apribojimai

Silicio pagrindu pagaminti fotoelektriniai šviesos moduliatoriai daugelį metų buvo optinių ryšių sistemų pagrindas. Remiantis plazmos dispersijos efektu, tokie prietaisai per pastaruosius 25 metus padarė didelę pažangą, padidindami duomenų perdavimo greitį trimis laipsniais. Šiuolaikiniai silicio moduliatoriai gali pasiekti 4 lygio impulsų amplitudės moduliaciją (PAM4) iki 224 GB/s ir net daugiau nei 300 GB/s su PAM8 moduliavimu.

Tačiau silicio pagrindu pagaminti moduliatoriai susiduria su pagrindiniais apribojimais, atsirandančiais dėl medžiagų savybių. Kai optiniams siųstuvams reikalauja daugiau nei 200 ir daugiau nei 200 GBAUD, šių prietaisų pralaidumą sunku patenkinti paklausą. Šis apribojimas kyla iš būdingų silicio savybių - pusiausvyra, kaip išvengti per didelio šviesos praradimo, išlaikant pakankamą laidumą, sukuria neišvengiamą kompromisą.

Kylančios moduliatoriaus technologijos ir medžiagos

Tradicinių silicio moduliatorių apribojimai paskatino alternatyvių medžiagų ir integracijos technologijų tyrimus. Plonos plėvelės ličio niobatas tapo viena perspektyviausių platformų naujos kartos moduliatoriams.Plonos plėvelės ličio niobato elektro-optiniai moduliatoriaiPaveldėkite puikias birių ličio niobato charakteristikas, įskaitant: platus skaidrus langas, didelis elektro-optinis koeficientas (R33 = 31 pm/v) Linijinės ląstelės Kerrs efektas gali veikti keliuose bangos ilgio diapazonuose

Naujausi plonos plėvelės ličio niobato technologijos pasiekimai davė puikių rezultatų, įskaitant moduliatorių, veikiantį 260 GBAUD, o kiekviename kanale duomenų sparta buvo 1,96 TB/s. Platforma turi unikalių pranašumų, tokių kaip su CMOS suderinama pavaros įtampa ir 3-DB pralaidumas 100 GHz.

Kylančios technologijos taikymas

Elektroninių optinių moduliatorių kūrimas yra glaudžiai susijęs su kylančiomis programomis daugelyje sričių. Dirbtinio intelekto ir duomenų centrų srityje,greitaeigiai moduliatoriaiyra svarbios naujos kartos sujungimams, o AI skaičiavimo programos skatina 800G ir 1,6T prijungiamų siųstuvų imtuvus. Moduliatoriaus technologija taip pat taikoma: Kvantinės informacijos apdorojimo neuromorfinio skaičiavimo dažnio moduliuotos ištisinės bangos (FMCW) lidar mikrobangų fotono technologija

Visų pirma, plonos plėvelės ličio niobato elektro-optiniai moduliatoriai rodo stiprumą optinio skaičiavimo apdorojimo varikliuose, užtikrinant greitą mažos galios moduliaciją, kuri pagreitina mašinų mokymąsi ir dirbtinio intelekto pritaikymą. Tokie moduliatoriai taip pat gali veikti žemoje temperatūroje ir yra tinkami kvantinėms klasikinėms sąsajoms superlaidžiose linijose.

Naujos kartos elektro optinių moduliatorių plėtra susiduria su keliais pagrindiniais iššūkiais: gamybos sąnaudos ir mastelis: Ličio ličio niobato moduliatoriai šiuo metu yra ribojami iki 150 mm vaflių gamybos, todėl padidėja išlaidos. Pramonė turi išplėsti vaflių dydį, išlaikydama filmo vienodumą ir kokybę. Integracija ir bendras dizainas: Sėkmingas plėtraAukštos kokybės moduliatoriaiReikia išsamių bendro dizaino galimybių, susijusių su optoelektronikos ir elektroninių lustų dizainerių, EDA tiekėjų, fonts ir pakavimo ekspertų bendradarbiavimu. Gamybos sudėtingumas: Nors silicio pagrindu pagaminti optoelektronikos procesai yra ne tokie sudėtingi nei pažangios CMOS elektronika, norint pasiekti stabilų našumą ir derlingumą, reikia didelių kompetencijų ir gamybos proceso optimizavimo.

Dėl AI pakilimo ir geopolitinių veiksnių, ši sritis gauna didesnes vyriausybių, pramonės ir privačiojo sektoriaus investicijas visame pasaulyje, sukuria naujas akademinės bendruomenės ir pramonės bendradarbiavimo galimybes ir pažadeda paspartinti naujoves.