Էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորների ապագան

-ի ապագանէլեկտրաօպտիկական մոդուլատորներ

Էլեկտրօպտիկական մոդուլյատորները կենտրոնական դեր են խաղում ժամանակակից օպտոէլեկտրոնային համակարգերում՝ կարևոր դեր խաղալով բազմաթիվ ոլորտներում՝ կապից մինչև քվանտային հաշվարկներ՝ կարգավորելով լույսի հատկությունները: Այս հոդվածը քննարկում է էլեկտրաօպտիկական մոդուլատորների տեխնոլոգիայի ներկայիս կարգավիճակը, վերջին առաջընթացը և ապագա զարգացումը

Գծապատկեր 1. Տարբերի կատարողականի համեմատությունօպտիկական մոդուլյատորտեխնոլոգիաներ, այդ թվում՝ բարակ թաղանթով լիթիումի նիոբատ (TFLN), III-V էլեկտրական կլանման մոդուլատորներ (EAM), սիլիցիումի վրա հիմնված և պոլիմերային մոդուլատորներ՝ ներդրման կորստի, թողունակության, էներգիայի սպառման, չափի և արտադրական հզորության առումով:

Ավանդական սիլիցիումի վրա հիմնված էլեկտրաօպտիկական մոդուլատորներ և դրանց սահմանափակումները

Սիլիցիումի վրա հիմնված ֆոտոէլեկտրական լույսի մոդուլյատորները երկար տարիներ եղել են օպտիկական կապի համակարգերի հիմքը: Հիմնվելով պլազմայի ցրման էֆեկտի վրա՝ նման սարքերը զգալի առաջընթաց են գրանցել վերջին 25 տարիների ընթացքում՝ ավելացնելով տվյալների փոխանցման արագությունը երեք կարգով: Սիլիցիումի վրա հիմնված ժամանակակից մոդուլյատորները կարող են հասնել 4 մակարդակի իմպուլսային ամպլիտուդի մոդուլյացիայի (PAM4) մինչև 224 Գբ/վրկ, և նույնիսկ ավելի քան 300 Գբ/վրկ PAM8 մոդուլյացիայի դեպքում:

Այնուամենայնիվ, սիլիցիումի վրա հիմնված մոդուլյատորները բախվում են նյութի հատկություններից բխող հիմնարար սահմանափակումների: Երբ օպտիկական հաղորդիչները պահանջում են 200+ Գբաուդից ավելի բուդ արագություն, այդ սարքերի թողունակությունը դժվար է բավարարել պահանջարկը: Այս սահմանափակումը բխում է սիլիցիումի բնորոշ հատկություններից. լույսի ավելորդ կորստից խուսափելու հավասարակշռությունը, միաժամանակ պահպանելով բավարար հաղորդունակությունը, ստեղծում է անխուսափելի փոխզիջումներ:

Առաջացող մոդուլատորի տեխնոլոգիա և նյութեր

Ավանդական սիլիցիումի վրա հիմնված մոդուլյատորների սահմանափակումները խթանել են այլընտրանքային նյութերի և ինտեգրացիոն տեխնոլոգիաների ուսումնասիրությունը: Նիհար թաղանթով լիթիումի նիոբատը դարձել է նոր սերնդի մոդուլյատորների ամենահեռանկարային հարթակներից մեկը:Նիհար թաղանթով լիթիումի նիոբատ էլեկտրաօպտիկական մոդուլատորներժառանգել սորուն լիթիումի նիոբատի գերազանց բնութագրերը, այդ թվում՝ լայն թափանցիկ պատուհան, մեծ էլեկտրաօպտիկական գործակից (r33 = 31 pm/V) գծային բջջի Kerrs էֆեկտը կարող է գործել բազմաթիվ ալիքի երկարությունների միջակայքում:

Բարակ թաղանթով լիթիումի նիոբատի տեխնոլոգիայի վերջին առաջընթացը ուշագրավ արդյունքներ է տվել, ներառյալ մոդուլյատորը, որն աշխատում է 260 Գբաուդ արագությամբ՝ 1,96 Տբ/վրկ տվյալների փոխանցման արագությամբ մեկ ալիքով: Պլատֆորմն ունի եզակի առավելություններ, ինչպիսիք են CMOS-ի հետ համատեղելի սկավառակի լարումը և 100 ԳՀց 3-դԲ թողունակությունը:

Զարգացող տեխնոլոգիաների կիրառություն

Էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորների զարգացումը սերտորեն կապված է բազմաթիվ ոլորտներում առաջացող կիրառությունների հետ: Արհեստական ​​բանականության և տվյալների կենտրոնների ոլորտում,բարձր արագության մոդուլատորներկարևոր են հաջորդ սերնդի փոխկապակցման համար, և AI հաշվողական հավելվածները խթանում են 800G և 1.6T խցանվող հաղորդիչների պահանջարկը: Մոդուլատոր տեխնոլոգիան կիրառվում է նաև՝ քվանտային տեղեկատվության մշակման նեյրոմորֆ հաշվարկման համար Հաճախականության մոդուլացված շարունակական ալիքի (FMCW) լիդար միկրոալիքային ֆոտոնների տեխնոլոգիա

Մասնավորապես, բարակ թաղանթով լիթիումի նիոբատի էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորները ցույց են տալիս ուժ օպտիկական հաշվողական մշակման շարժիչներում՝ ապահովելով արագ ցածր էներգիայի մոդուլացիա, որն արագացնում է մեքենայական ուսուցումը և արհեստական ​​ինտելեկտի կիրառությունները: Նման մոդուլյատորները կարող են աշխատել նաև ցածր ջերմաստիճաններում և հարմար են գերհաղորդիչ գծերի քվանտ-դասական միջերեսների համար:

Հաջորդ սերնդի էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորների մշակումը բախվում է մի քանի հիմնական մարտահրավերների. Արտադրության արժեքը և մասշտաբը. բարակ թաղանթով լիթիումի նիոբատ մոդուլյատորները ներկայումս սահմանափակված են 150 մմ վաֆլի արտադրությամբ, ինչը հանգեցնում է ավելի բարձր ծախսերի: Արդյունաբերությունը պետք է ընդլայնի վաֆլի չափը` պահպանելով ֆիլմի միատեսակությունն ու որակը: Ինտեգրում և համատեղ ձևավորում. հաջող զարգացումբարձր արդյունավետության մոդուլատորներպահանջում է համապարփակ համատեղ նախագծման հնարավորություններ, որոնք ներառում են օպտոէլեկտրոնիկայի և էլեկտրոնային չիպերի դիզայներների, EDA մատակարարների, շատրվանների և փաթեթավորման փորձագետների համագործակցությունը: Արտադրության բարդություն. Թեև սիլիցիումի վրա հիմնված օպտոէլեկտրոնիկայի գործընթացները ավելի քիչ բարդ են, քան առաջադեմ CMOS էլեկտրոնիկան, կայուն աշխատանքի և եկամտաբերության հասնելը պահանջում է զգալի փորձ և արտադրական գործընթացի օպտիմալացում:

Արհեստական ​​ինտելեկտի բումով և աշխարհաքաղաքական գործոններով պայմանավորված՝ ոլորտն ավելացել է ներդրումները կառավարություններից, արդյունաբերությունից և մասնավոր հատվածից ամբողջ աշխարհում՝ ստեղծելով նոր հնարավորություններ ակադեմիայի և արդյունաբերության միջև համագործակցության համար և խոստանալով արագացնել նորարարությունը: