Էլեկտրո օպտիկական մոդուլատորների ապագան

ԱպագանԷլեկտրական օպտիկական մոդուլատորներ

Էլեկտրական օպտիկական մոդուլյատորները կենտրոնական դեր են խաղում ժամանակակից օպտոէլեկտրոնային համակարգերում, կարեւոր դեր են խաղում շատ ոլորտներում `հաղորդակցությունից մինչեւ քվանտային հաշվարկներ` լույսի հատկությունները կարգավորելով: Այս հոդվածը քննարկում է էլեկտրո օպտիկական մոդուլային տեխնոլոգիաների ներկայիս կարգավիճակը, վերջին առաջխաղացումը եւ ապագա զարգացումը

Գծապատկեր 1. Տարբերի գործունեության համեմատությունՕպտիկական մոդուլատորՏեխնոլոգիաներ, ներառյալ բարակ կինոնկարը լիթիումի Niobate (TFLN), III-V էլեկտրական կլանման մոդուլատորներ (EAM), սիլիկոնային եւ պոլիմերային մոդուլատորներ `տեղադրման կորստի, թողունակության, էլեկտրաէներգիայի սպառման, չափի եւ արտադրության կարողությունների առումով:

Ավանդական սիլիկոնային էլեկտրո օպտիկական մոդուլատորներ եւ դրանց սահմանափակումներ

Silicon- ի վրա հիմնված ֆոտոէլեկտրական լույսի մոդուլատորները երկար տարիներ եղել են օպտիկական կապի համակարգերի հիմքը: Հիմք ընդունելով պլազմային ցրման ազդեցությունը, վերջին 25 տարվա ընթացքում նման սարքերը ուշագրավ առաջընթաց են արձանագրել, ավելացնելով տվյալների փոխանցման տեմպերը մեծության երեք պատվերով: Ժամանակակից սիլիցի վրա հիմնված մոդուլատորները կարող են հասնել մինչեւ 224 ԳԲ / վ-ի մինչեւ 224 ԳԲ / վ մոդուլային մոդուլյացիա (PAM4), եւ նույնիսկ ավելի քան 300 Գբ / վ, PAM8 մոդուլյացիայով:

Այնուամենայնիվ, սիլիցի վրա հիմնված մոդուլյատորները բախվում են նյութական հատկություններից բխող հիմնարար սահմանափակումների: Երբ օպտիկական փոխանցիչները պահանջում են ավելի քան 200+ GBAUD- ի բաուդի տեմպեր, այս սարքերի թողունակությունը դժվար է բավարարել պահանջը: Այս սահմանափակումը բխում է սիլիկոնի բնորոշ հատկություններից `բավարար տարածման պահպանումից խուսափելու համար չափազանց մեծ ազդեցություն պահելու հավասարակշռությունը:

Զարգացող մոդուլյատոր տեխնոլոգիա եւ նյութեր

Սիլիկոնի վրա հիմնված ավանդական մոդուլատորների սահմանափակումները հետազոտություններ են առաջացրել այլընտրանքային նյութերի եւ ինտեգրման տեխնոլոգիաների մեջ: Նիհար ֆիլմը Lithium Niobate- ը դարձել է մոդուլատորների նոր սերնդի առավել հեռանկարային հարթակներից մեկը:Նիհար կինոնկար Lithium Niobate Electro-Optic Modulatorsժառանգել զանգվածային լիթիումի նրբագեղության հիանալի բնութագրերը, ներառյալ. լայն թափանցիկ պատուհանը, մեծ էլեկտրական օպտիկական գործակիցը (R33 = 31 PM / V) գծային բջիջների քանակը կարող է գործել բազմաթիվ ալիքի երկարության միջակայքում

Լիթիումի նիոբատիկական տեխնոլոգիաների վերջին առաջընթացը տվել է ուշագրավ արդյունքներ, ներառյալ 260 գրաֆադում գործող մոդելավորող, յուրաքանչյուր ալիքի տվյալների տեմպերով: Պլատֆորմն ունի եզակի առավելություններ, ինչպիսիք են CMOS- ի համատեղելի սկավառակի լարումը եւ 3-DB թողունակությունը 100 ԳՀց:

Զարգացող տեխնոլոգիաների դիմում

Էլեկտրական օպտիկական մոդուլյատորների զարգացումը սերտորեն կապված է շատ ոլորտներում զարգացող դիմումների հետ: Արհեստական ​​հետախուզության եւ տվյալների կենտրոնների բնագավառում,Բարձր արագությամբ մոդուլատորներԿարեւոր են փոխկապակցման հաջորդ սերնդի համար, եւ AI հաշվարկային դիմումները պահանջում են պահանջարկը 800 գ եւ 1.6T pluggable տրանսսեւորիչների համար: Մոդուլատորի տեխնոլոգիան նույնպես կիրառվում է. Քվանտային տեղեկատվության մշակում Neuromorphic հաշվողական հաճախականության մոդուլացված շարունակական ալիք (FMCW) Lidar միկրոալիքային ֆոտոն տեխնոլոգիա

Մասնավորապես, բարակ կինոնկարը Lithium Niobate Electro օպտիկական մոդուլյատորները ցույց են տալիս ուժ Օպտիկական հաշվարկային վերամշակող շարժիչներում, ապահովելով արագ ցածր էներգիայի մոդուլյացիա, որը արագացնում է մեքենայի ուսումը եւ արհեստական ​​հետախուզական ծրագրերը: Նման մոդուլատորները կարող են գործել նաեւ ցածր ջերմաստիճանում եւ հարմար են գերհաղորդական գծերում քվանտային դասական միջերեսների համար:

Հաջորդ սերնդի էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորների զարգացումը բախվում է մի քանի հիմնական մարտահրավերների. Արտադրության արժեքը եւ մասշտաբը. Արդյունաբերությունը պետք է ընդլայնի վաֆլի չափը `միաժամանակ պահպանելով կինոնկարը եւ որակը: Ինտեգրումը եւ համադրումը. Հաջող զարգացումԲարձրորակ մոդուլատորներՊահանջում է համապարփակ համապարփակ հնարավորություններ, ներգրավելով օպտոէլեկտրոնիկայի եւ էլեկտրոնային Chip դիզայներների, EDA մատակարարների, FUNTS եւ փաթեթավորման մասնագետների համագործակցությանը: Արտադրության բարդություն. Մինչ սիլիկոնային օպտոէլեկտրոնիկայի գործընթացները ավելի քիչ բարդ են, քան առաջադեմ CMOS էլեկտրոնիկան, կայուն կատարողականի եւ բերքատվության հասնելը պահանջում է զգալի փորձաքննություն եւ արտադրության գործընթացների օպտիմիզացիա:

Ուղեւորվում է AI բումի եւ աշխարհաքաղաքական գործոնների կողմից, ոլորտը ստանում է ներդրումներ ամբողջ աշխարհի կառավարություններից, արդյունաբերությունից եւ մասնավոր հատվածից, ստեղծելով նոր հնարավորություններ, ակադեմիայի եւ արդյունաբերության միջեւ համագործակցության եւ նորարարության արագացման համար: