Литий танталат (LTOI) жоғары жылдамдықэлектрооптикалық модулятор
Жаһандық деректер трафигі 5G және жасанды интеллект (AI) сияқты жаңа технологияларды кеңінен қолдану есебінен өсуді жалғастыруда, бұл оптикалық желілердің барлық деңгейлеріндегі трансиверлерге айтарлықтай қиындықтар туғызады. Атап айтқанда, келесі буын электро-оптикалық модулятор технологиясы энергияны тұтыну мен шығындарды азайта отырып, деректерді беру жылдамдығын бір арнада 200 Гбит/с дейін айтарлықтай арттыруды талап етеді. Соңғы бірнеше жылда кремний фотоникасы технологиясы оптикалық қабылдағыш нарығында кеңінен қолданылды, бұл негізінен кремний фотоникасының жетілген CMOS процесі арқылы жаппай өндірілуіне байланысты. Дегенмен, тасымалдаушы дисперсиясына сүйенетін SOI электрооптикалық модуляторлары өткізу қабілеттілігінде, қуатты тұтынуда, тасымалдаушының еркін сіңіруінде және модуляцияның сызықты еместігінде үлкен қиындықтарға тап болады. Өнеркәсіптегі басқа технологиялық бағыттарға InP, жұқа пленка литий ниобаты LNOI, электрооптикалық полимерлер және басқа да көп платформалы гетерогенді интеграциялық шешімдер кіреді. LNOI ультра жоғары жылдамдықта және төмен қуатты модуляцияда ең жақсы өнімділікке қол жеткізе алатын шешім болып саналады, бірақ қазіргі уақытта оның жаппай өндіріс процесі мен құнына қатысты кейбір қиындықтары бар. Жақында команда тамаша фотоэлектрлік қасиеттері және кең ауқымды өндірісі бар жұқа қабықшалы литий танталат (LTOI) біріктірілген фотоникалық платформаны іске қосты, ол көптеген қосымшаларда литий ниобаты мен кремний оптикалық платформаларының өнімділігіне сәйкес келеді немесе одан да асып түседі. Дегенмен, осы уақытқа дейін негізгі құрылғыоптикалық байланыс, ультра жоғары жылдамдықты электр-оптикалық модулятор LTOI-де тексерілмеген.
Бұл зерттеуде зерттеушілер алдымен LTOI электрооптикалық модуляторын құрастырды, оның құрылымы 1-суретте көрсетілген. Оқшаулағыштағы литий танталатының әрбір қабатының құрылымын және микротолқынды электродтың параметрлерін жобалау арқылы, таралу микротолқынды пеш пен жарық толқынының жылдамдығының сәйкестігіэлектрооптикалық модуляторжүзеге асады. Микротолқынды электродтың жоғалуын азайту тұрғысынан зерттеушілер бұл жұмыста алғаш рет күмісті электродтық материал ретінде жақсы өткізгіштікке ие пайдалануды ұсынды, ал күміс электрод микротолқынды пештің жоғалуын 82% -ға дейін төмендететінін көрсетті. кеңінен қолданылатын алтын электрод.
ІНЖІР. 1 LTOI электро-оптикалық модулятор құрылымы, фазалық сәйкестік дизайны, микротолқынды электродты жоғалту сынағы.
ІНЖІР. 2 үшін LTOI электро-оптикалық модуляторының тәжірибелік аппараты мен нәтижелері көрсетілгенқарқындылығы модуляцияланғаноптикалық байланыс жүйелеріндегі тікелей анықтау (IMDD). Тәжірибелер LTOI электро-оптикалық модуляторы PAM8 сигналдарын 25% SD-FEC шегінен төмен 3,8×10⁻² өлшенген BER көрсеткішімен 176 Гбд белгі жылдамдығымен жібере алатындығын көрсетеді. 200 ГБd PAM4 және 208 ГБд PAM2 үшін BER 15% SD-FEC және 7% HD-FEC шегінен айтарлықтай төмен болды. 3-суреттегі көз және гистограмма сынағы нәтижелері LTOI электро-оптикалық модуляторын жоғары сызықтық және төмен бит қате жылдамдығы бар жоғары жылдамдықты байланыс жүйелерінде қолдануға болатындығын көрнекі түрде көрсетеді.
ІНЖІР. 2 үшін LTOI электро-оптикалық модуляторын пайдаланып экспериментҚарқындылық модуляцияланғанОптикалық байланыс жүйесіндегі тікелей анықтау (IMDD) (а) тәжірибелік құрылғы; (b) Белгі жылдамдығының функциясы ретінде PAM8(қызыл), PAM4(жасыл) және PAM2(көк) сигналдарының өлшенген бит қателік жылдамдығы (BER); (c) SD-FEC шегінен 25% төмен биттік қателік жылдамдығы мәндері бар өлшеулер үшін алынған пайдалы ақпарат жылдамдығы (AIR, үзік сызық) және байланысты таза деректер жылдамдығы (NDR, тұтас сызық); (d) PAM2, PAM4, PAM8 модуляциясы бойынша көз карталары және статистикалық гистограммалар.
Бұл жұмыс 110 ГГц өткізу қабілеті 3 дБ болатын LTOI бірінші жоғары жылдамдықты электрооптикалық модуляторды көрсетеді. Қарқынды модуляцияны тікелей анықтау IMDD беру эксперименттерінде құрылғы LNOI және плазмалық модуляторлар сияқты қолданыстағы электро-оптикалық платформалардың ең жақсы өнімділігімен салыстыруға болатын 405 Гбит/с бір тасымалдаушы таза деректер жылдамдығына қол жеткізеді. Болашақта күрделірек қолдануIQ модуляторыконструкциялар немесе сигнал қателерін түзетудің неғұрлым жетілдірілген әдістері немесе кварц субстраттары, литий танталат құрылғылары сияқты төменірек микротолқынды жоғалту субстраттарын пайдалану 2 Тбит/с немесе одан жоғары байланыс жылдамдығына жетеді деп күтілуде. LTOI-ның басқа радиожиілік сүзгі нарықтарында кеңінен қолданылуына байланысты төмен қос сыну және шкала эффектісі сияқты ерекше артықшылықтарымен біріктірілген литий танталат фотоникасы технологиясы келесі ұрпақтың жоғары өнімділігі үшін арзан, төмен қуатты және ультра жоғары жылдамдықты шешімдерді қамтамасыз етеді. -жылдамдық оптикалық байланыс желілері және микротолқынды фотоникалық жүйелер.
Жіберу уақыты: 11 желтоқсан 2024 ж