Lityum tantalat (LTOI) yuqori tezlikdagi elektro-optik modulyator

Lityum tantalat (LTOI) yuqori tezlikelektro-optik modulyator

5G va sun'iy intellekt (AI) kabi yangi texnologiyalarning keng qo'llanilishi tufayli global ma'lumotlar trafigining o'sishi davom etmoqda, bu esa optik tarmoqlarning barcha darajalarida qabul qiluvchilar uchun jiddiy muammolarni keltirib chiqaradi. Xususan, keyingi avlod elektro-optik modulyator texnologiyasi energiya sarfi va xarajatlarini kamaytirish bilan birga, ma’lumotlarni uzatish tezligini bir kanalda 200 Gbit/s gacha sezilarli darajada oshirishni talab qiladi. So'nggi bir necha yil ichida silikon fotonik texnologiyasi optik qabul qiluvchilar bozorida keng qo'llanildi, asosan silikon fotonikasi etuk CMOS jarayoni yordamida ommaviy ishlab chiqarilishi mumkinligi sababli. Biroq, tashuvchining dispersiyasiga tayanadigan SOI elektro-optik modulyatorlari tarmoqli kengligi, quvvat sarfi, tashuvchining erkin singishi va modulyatsiyaning nochiziqliligida katta qiyinchiliklarga duch keladi. Sanoatdagi boshqa texnologik yo'nalishlarga InP, yupqa plyonkali lityum niobat LNOI, elektro-optik polimerlar va boshqa ko'p platformali heterojen integratsiya echimlari kiradi. LNOI ultra yuqori tezlikda va kam quvvat modulyatsiyasida eng yaxshi ko'rsatkichlarga erisha oladigan yechim deb hisoblanadi, ammo hozirda u ommaviy ishlab chiqarish jarayoni va narxi bo'yicha ba'zi qiyinchiliklarga ega. Yaqinda jamoa ajoyib fotoelektrik xususiyatlarga ega va keng ko'lamli ishlab chiqarishga ega bo'lgan yupqa plyonkali lityum tantalat (LTOI) integratsiyalangan fotonik platformani ishga tushirdi, bu ko'plab ilovalarda lityum niobat va silikon optik platformalarning ishlashiga mos kelishi yoki hatto undan oshishi kutilmoqda. Biroq, hozirgacha asosiy qurilmaoptik aloqa, ultra yuqori tezlikdagi elektro-optik modulyator LTOIda tasdiqlanmagan.

Ushbu tadqiqotda tadqiqotchilar birinchi bo'lib LTOI elektro-optik modulyatorini loyihalashtirdilar, uning tuzilishi 1-rasmda ko'rsatilgan. Izolyatordagi litiy tantalatning har bir qatlamining strukturasini loyihalash va mikroto'lqinli elektrodning parametrlari orqali tarqalish. mikroto'lqinli pech va yorug'lik to'lqinining tezligini moslashtirishelektro-optik modulyatoramalga oshiriladi. Mikroto'lqinli elektrodning yo'qotilishini kamaytirish nuqtai nazaridan, tadqiqotchilar ushbu ishda birinchi marta kumushni elektrod materiali sifatida yaxshiroq o'tkazuvchanlikka ega bo'lishni taklif qilishdi va kumush elektrod mikroto'lqinli pechning yo'qolishini 82% ga kamaytirishi ko'rsatildi. keng qo'llaniladigan oltin elektrod.

ANJIR. 1 LTOI elektro-optik modulyator tuzilishi, fazaga mos keladigan dizayn, mikroto'lqinli elektrodni yo'qotish testi.

ANJIR. 2-rasmda LTOI elektro-optik modulyatorining eksperimental apparati va natijalari ko'rsatilganintensivligi modulyatsiyalanganoptik aloqa tizimlarida to'g'ridan-to'g'ri aniqlash (IMDD). Tajribalar shuni ko'rsatadiki, LTOI elektro-optik modulyatori PAM8 signallarini 25% SD-FEC chegarasidan past bo'lgan 3,8 × 10⁻² o'lchangan BER bilan 176 GBd ishora tezligida uzatishi mumkin. 200 GBd PAM4 va 208 GBd PAM2 uchun BER 15% SD-FEC va 7% HD-FEC chegarasidan sezilarli darajada past edi. 3-rasmdagi ko'z va gistogramma testi natijalari LTOI elektro-optik modulyatoridan yuqori chiziqlilik va past bit xato tezligiga ega yuqori tezlikdagi aloqa tizimlarida foydalanish mumkinligini vizual tarzda ko'rsatadi.

ANJIR. 2 uchun LTOI elektro-optik modulator yordamida tajribaIntensivlik modulyatsiyalanganOptik aloqa tizimida to'g'ridan-to'g'ri aniqlash (IMDD) (a) eksperimental qurilma; (b) PAM8 (qizil), PAM4 (yashil) va PAM2 (ko'k) signallarining o'lchangan bit xatolik darajasi (BER) belgi tezligiga bog'liq; (c) SD-FEC chegarasi 25% dan past bo'lgan bit-xato tezligi qiymatlari bo'lgan o'lchovlar uchun ajratilgan foydalanish mumkin bo'lgan ma'lumot tezligi (AIR, chiziqli chiziq) va tegishli aniq ma'lumotlar tezligi (NDR, qattiq chiziq); (d) PAM2, PAM4, PAM8 modulyatsiyasi ostida ko'z xaritalari va statistik histogrammalar.

Bu ish 110 gigagertsli 3 dB tarmoqli kengligi bilan birinchi yuqori tezlikdagi LTOI elektro-optik modulyatorini namoyish etadi. Intensiv modulyatsiyani to'g'ridan-to'g'ri aniqlash IMDD uzatish tajribalarida qurilma LNOI va plazma modulyatorlari kabi mavjud elektro-optik platformalarning eng yaxshi ishlashi bilan taqqoslanadigan 405 Gbit / s ga teng bo'lgan yagona tashuvchining aniq ma'lumotlar tezligiga erishadi. Kelajakda yanada murakkab foydalanishIQ modulyatoridizaynlar yoki yanada ilg'or signal xatolarini tuzatish texnikasi yoki kvarts substratlari, lityum tantalat qurilmalari kabi pastroq mikroto'lqinli yo'qotish substratlari yordamida 2 Tbit / s yoki undan yuqori aloqa tezligiga erishish kutilmoqda. LTOI ning boshqa RF filtri bozorlarida keng qo'llanilishi tufayli past ikki sinuvchanlik va miqyos effekti kabi o'ziga xos afzalliklari bilan birgalikda, lityum tantalat fotonik texnologiyasi keyingi avlod uchun arzon narxlardagi, past quvvatli va o'ta yuqori tezlikdagi echimlarni taqdim etadi. -tezlikli optik aloqa tarmoqlari va mikroto'lqinli fotonik tizimlar.