Լիթիում տանտալատ (LTOI) բարձր արագությամբէլեկտրաօպտիկական մոդուլատոր
Համաշխարհային տվյալների թրաֆիկը շարունակում է աճել՝ պայմանավորված նոր տեխնոլոգիաների լայն տարածմամբ, ինչպիսիք են 5G-ը և արհեստական ինտելեկտը (AI), ինչը զգալի մարտահրավերներ է ստեղծում օպտիկական ցանցերի բոլոր մակարդակներում հաղորդիչների համար: Մասնավորապես, հաջորդ սերնդի էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորների տեխնոլոգիան պահանջում է տվյալների փոխանցման արագության զգալի աճ մեկ ալիքով մինչև 200 Գբիտ/վրկ՝ միաժամանակ նվազեցնելով էներգիայի սպառումը և ծախսերը: Վերջին մի քանի տարիների ընթացքում սիլիցիումի ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիան լայնորեն օգտագործվել է օպտիկական հաղորդիչի շուկայում, հիմնականում պայմանավորված է նրանով, որ սիլիցիումային ֆոտոնիկա կարող է զանգվածային արտադրվել՝ օգտագործելով հասուն CMOS գործընթացը: Այնուամենայնիվ, SOI էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորները, որոնք հիմնված են կրիչի ցրման վրա, մեծ մարտահրավերների են հանդիպում թողունակության, էներգիայի սպառման, ազատ կրիչի կլանման և մոդուլյացիայի ոչ գծայինության մեջ: Արդյունաբերության այլ տեխնոլոգիական ուղիները ներառում են InP, բարակ թաղանթով լիթիումի նիոբատ LNOI, էլեկտրաօպտիկական պոլիմերներ և այլ բազմահարթակ տարասեռ ինտեգրացիոն լուծումներ: LNOI-ն համարվում է այն լուծումը, որը կարող է հասնել լավագույն կատարողականի ծայրահեղ բարձր արագության և ցածր էներգիայի մոդուլյացիայի դեպքում, սակայն ներկայումս այն ունի որոշակի մարտահրավերներ զանգվածային արտադրության գործընթացի և արժեքի առումով: Վերջերս թիմը գործարկեց բարակ թաղանթով լիթիումի տանտալատ (LTOI) ինտեգրված ֆոտոնային հարթակ՝ գերազանց ֆոտոէլեկտրական հատկություններով և լայնածավալ արտադրությամբ, որը ակնկալվում է, որ կհամապատասխանի կամ նույնիսկ գերազանցի լիթիումի նիոբատի և սիլիցիումի օպտիկական պլատֆորմների կատարողականը շատ ծրագրերում: Այնուամենայնիվ, մինչ այժմ հիմնական սարքըօպտիկական հաղորդակցություն, գերբարձր արագությամբ էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորը, չի ստուգվել LTOI-ում:
Այս ուսումնասիրության ընթացքում հետազոտողները նախ նախագծեցին LTOI էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորը, որի կառուցվածքը ներկայացված է Նկար 1-ում: Մեկուսիչի վրա լիթիումի տանտալատի յուրաքանչյուր շերտի կառուցվածքի և միկրոալիքային էլեկտրոդի պարամետրերի միջոցով տարածվում է: Միկրոալիքային վառարանի և լույսի ալիքի արագության համընկնումէլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորիրականացվում է. Միկրոալիքային էլեկտրոդի կորուստը նվազեցնելու առումով հետազոտողները այս աշխատանքում առաջին անգամ առաջարկեցին օգտագործել արծաթը որպես ավելի լավ հաղորդունակությամբ էլեկտրոդի նյութ, և ցույց տվեցին, որ արծաթի էլեկտրոդը նվազեցնում է միկրոալիքային կորուստը մինչև 82%՝ համեմատած լայնորեն օգտագործվող ոսկե էլեկտրոդ:
ՆԿԱՐ. 1 LTOI էլեկտրաօպտիկական մոդուլատորի կառուցվածք, փուլային համընկնող դիզայն, միկրոալիքային էլեկտրոդի կորստի փորձարկում:
ՆԿԱՐ. 2-ը ցույց է տալիս LTOI էլեկտրաօպտիկական մոդուլատորի փորձարարական ապարատը և արդյունքներըինտենսիվությունը մոդուլացվածուղիղ հայտնաբերում (IMDD) օպտիկական կապի համակարգերում: Փորձերը ցույց են տալիս, որ LTOI էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորը կարող է փոխանցել PAM8 ազդանշանները 176 ԳԲԴ նշանի արագությամբ, 3,8×10-² չափված BER-ով 25% SD-FEC շեմից ցածր: Թե՛ 200 ԳԲԴ PAM4-ի և թե՛ 208 ԳԲԴ PAM2-ի համար BER-ը զգալիորեն ցածր է եղել 15% SD-FEC և 7% HD-FEC շեմից: Աչքի և հիստոգրամի փորձարկման արդյունքները Նկար 3-ում տեսողականորեն ցույց են տալիս, որ LTOI էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորը կարող է օգտագործվել բարձր արագությամբ հաղորդակցման համակարգերում՝ բարձր գծայնությամբ և բիթային սխալի ցածր արագությամբ:
ՆԿԱՐ. 2 Փորձ՝ օգտագործելով LTOI էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորըԻնտենսիվությունը մոդուլացված էՈւղղակի հայտնաբերում (IMDD) օպտիկական կապի համակարգում (ա) փորձարարական սարք. բ) PAM8 (կարմիր), PAM4 (կանաչ) և PAM2 (կապույտ) ազդանշանների բիթային սխալի չափը (BER)՝ որպես նշանի արագության ֆունկցիա. գ) արդյունահանված օգտագործելի տեղեկատվության արագությունը (AIR, գծիկ գիծ) և դրա հետ կապված զուտ տվյալների արագությունը (NDR, հոծ տող) 25% SD-FEC սահմանաչափից ցածր բիթային սխալի արագության արժեքներով չափումների համար. (դ) Աչքի քարտեզներ և վիճակագրական հիստոգրամներ PAM2, PAM4, PAM8 մոդուլյացիայի ներքո:
Այս աշխատանքը ցույց է տալիս առաջին գերարագ LTOI էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորը՝ 110 ԳՀց 3 դԲ թողունակությամբ: Ինտենսիվության մոդուլյացիայի ուղղակի հայտնաբերման IMDD փոխանցման փորձերում սարքը հասնում է 405 Գբիթ/վրկ տվյալների մեկ կրիչի զուտ արագության, որը համեմատելի է գոյություն ունեցող էլեկտրաօպտիկական հարթակների լավագույն կատարման հետ, ինչպիսիք են LNOI-ը և պլազմային մոդուլյատորները: Ապագայում, օգտագործելով ավելի բարդIQ մոդուլյատորՆախագծերը կամ ազդանշանի սխալի ուղղման ավելի առաջադեմ տեխնիկան, կամ օգտագործելով միկրոալիքային կորստի ավելի ցածր ենթաշերտեր, ինչպիսիք են քվարցային ենթաշերտերը, լիթիումի տանտալատային սարքերը ակնկալվում է, որ կապի արագությունը հասնում է 2 Թբիթ/վրկ կամ ավելի բարձր: Համակցված LTOI-ի առանձնահատուկ առավելությունների հետ, ինչպիսիք են ավելի ցածր երկբեկման և մասշտաբի էֆեկտը՝ պայմանավորված ՌԴ ֆիլտրերի այլ շուկաներում տարածված կիրառմամբ, լիթիում տանտալատային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիան կապահովի էժան, ցածր էներգիայի և գերարագ լուծումներ հաջորդ սերնդի բարձր արագության համար։ - արագության օպտիկական կապի ցանցեր և միկրոալիքային ֆոտոնիկայի համակարգեր:
Հրապարակման ժամանակը՝ Dec-11-2024