Kelajakelektro optik modulyatorlar
Elektro-optik modulyatorlar zamonaviy optoelektronik tizimlarda markaziy rol o'ynaydi, yorug'lik xususiyatlarini tartibga solish orqali aloqadan tortib kvant hisoblashgacha bo'lgan ko'plab sohalarda muhim rol o'ynaydi. Ushbu maqolada elektro-optik modulyator texnologiyasining hozirgi holati, so'nggi yutuqlari va kelajakdagi rivojlanishi muhokama qilinadi.
1-rasm: Turli xil ish faoliyatini taqqoslashoptik modulyatortexnologiyalar, jumladan, kiritish yo'qotilishi, o'tkazish qobiliyati, quvvat sarfi, hajmi va ishlab chiqarish quvvati jihatidan yupqa plyonkali lityum niobati (TFLN), III-V elektr yutilish modulyatorlari (EAM), kremniy asosidagi va polimer modulyatorlari.
An'anaviy kremniy asosidagi elektro-optik modulyatorlar va ularning cheklovlari
Kremniy asosidagi fotoelektrik yorug'lik modulyatorlari ko'p yillar davomida optik aloqa tizimlarining asosi bo'lib kelgan. Plazma dispersiyasi effektiga asoslanib, bunday qurilmalar so'nggi 25 yil ichida sezilarli yutuqlarga erishdi va ma'lumotlar uzatish tezligini uch baravar oshirdi. Zamonaviy kremniy asosidagi modulyatorlar PAM8 modulyatsiyasi bilan 224 Gb/s gacha bo'lgan 4 darajali impuls amplitudasi modulyatsiyasiga (PAM4) va hatto 300 Gb/s dan ortiq tezlikka erishishi mumkin.
Biroq, kremniy asosidagi modulyatorlar material xususiyatlaridan kelib chiqadigan fundamental cheklovlarga duch kelmoqda. Optik qabul qilgich-uzatgichlar 200+ Gbauddan ortiq bod tezligini talab qilganda, ushbu qurilmalarning o'tkazish qobiliyati talabni qondirish qiyin. Bu cheklov kremniyning o'ziga xos xususiyatlaridan kelib chiqadi - etarli o'tkazuvchanlikni saqlab qolish bilan birga ortiqcha yorug'lik yo'qotilishining oldini olish muvozanati muqarrar ravishda murosaga olib keladi.
Rivojlanayotgan modulyator texnologiyasi va materiallari
An'anaviy kremniy asosidagi modulyatorlarning cheklovlari muqobil materiallar va integratsiya texnologiyalari bo'yicha tadqiqotlarni olib bordi. Yupqa plyonkali lityum niobati yangi avlod modulyatorlari uchun eng istiqbolli platformalardan biriga aylandi.Yupqa plyonkali lityum niobat elektro-optik modulyatorlarilityum niobatning ajoyib xususiyatlarini meros qilib oladi, jumladan: keng shaffof oyna, katta elektro-optik koeffitsient (r33 = 31 pm/V) chiziqli hujayra Kerrs effekti bir nechta to'lqin uzunligi diapazonlarida ishlashi mumkin.
Yupqa plyonkali lityum niobati texnologiyasidagi so'nggi yutuqlar ajoyib natijalarni berdi, jumladan, har bir kanal uchun 1,96 Tb/s ma'lumot uzatish tezligiga ega 260 Gbaud tezlikda ishlaydigan modulyator. Platforma CMOS bilan mos keladigan drayv kuchlanishi va 100 gigagertsli 3 dB o'tkazish qobiliyati kabi noyob afzalliklarga ega.
Rivojlanayotgan texnologiyalar qo'llanilishi
Elektro-optik modulyatorlarning rivojlanishi ko'plab sohalarda paydo bo'layotgan qo'llanmalar bilan chambarchas bog'liq. Sun'iy intellekt va ma'lumotlar markazlari sohasida,yuqori tezlikdagi modulyatorlarkeyingi avlod o'zaro bog'liqliklari uchun muhimdir va AI hisoblash ilovalari 800G va 1.6T ulanadigan qabul qilgich-uzatgichlarga bo'lgan talabni oshirmoqda. Modulyator texnologiyasi quyidagilarga ham qo'llaniladi: kvant axborotini qayta ishlash neyromorfik hisoblash Chastotali modulyatsiyalangan uzluksiz to'lqin (FMCW) lidar mikroto'lqinli foton texnologiyasi
Xususan, yupqa plyonkali lityum niobat elektro-optik modulyatorlari optik hisoblash ishlov berish dvigatellarida mustahkamlikni namoyon etadi, bu esa mashinani o'rganish va sun'iy intellekt qo'llanilishini tezlashtiradigan tezkor past quvvatli modulyatsiyani ta'minlaydi. Bunday modulyatorlar past haroratlarda ham ishlashi mumkin va o'ta o'tkazuvchan liniyalardagi kvant-klassik interfeyslar uchun mos keladi.
Keyingi avlod elektro-optik modulyatorlarini ishlab chiqish bir nechta asosiy qiyinchiliklarga duch kelmoqda: Ishlab chiqarish tannarxi va ko'lami: yupqa plyonkali lityum niobat modulyatorlari hozirda 150 mm plastinka ishlab chiqarish bilan cheklangan, bu esa xarajatlarning oshishiga olib keladi. Sanoat plyonka bir xilligi va sifatini saqlab qolgan holda plastinka o'lchamlarini kengaytirishi kerak. Integratsiya va birgalikda loyihalash: muvaffaqiyatli ishlab chiqishyuqori samarali modulyatorlaroptoelektronika va elektron chip dizaynerlari, EDA yetkazib beruvchilari, manbalar va qadoqlash bo'yicha mutaxassislarning hamkorligini o'z ichiga olgan keng qamrovli qo'shma dizayn imkoniyatlarini talab qiladi. Ishlab chiqarishning murakkabligi: Kremniy asosidagi optoelektronika jarayonlari ilg'or CMOS elektronikasiga qaraganda kamroq murakkab bo'lsa-da, barqaror ishlash va hosildorlikka erishish uchun katta tajriba va ishlab chiqarish jarayonini optimallashtirish talab etiladi.
Sun'iy intellektning rivojlanishi va geosiyosiy omillar ta'sirida, bu soha butun dunyo bo'ylab hukumatlar, sanoat va xususiy sektor tomonidan investitsiyalarni ko'paytirmoqda, bu esa akademiya va sanoat o'rtasidagi hamkorlik uchun yangi imkoniyatlar yaratmoqda va innovatsiyalarni tezlashtirishga va'da bermoqda.
Nashr vaqti: 2024-yil 30-dekabr