Litia tantalato (LTOI) alta rapidecoelektro-optika modulatoro
Tutmonda datumtrafiko daŭre kreskas, pelita de la ĝeneraligita adopto de novaj teknologioj kiel 5G kaj artefarita inteligenteco (AI), kio prezentas signifajn defiojn por riceviloj je ĉiuj niveloj de optikaj retoj. Specife, la sekva generacio de elektro-optika modulatora teknologio postulas signifan pliigon de datumtransigaj rapidoj ĝis 200 Gbps en ununura kanalo, samtempe reduktante energikonsumon kaj kostojn. En la lastaj jaroj, silicia fotonika teknologio estis vaste uzata en la merkato de optikaj riceviloj, ĉefe pro la fakto, ke silicia fotonika teknologio povas esti amasproduktita uzante la maturan CMOS-procezon. Tamen, SOI-elektro-optikaj modulatoroj, kiuj dependas de portanta disperso, alfrontas grandajn defiojn rilate al bendlarĝo, energikonsumo, libera portanta sorbado kaj modulada nelineareco. Aliaj teknologiaj vojoj en la industrio inkluzivas InP, maldikan filman litian niobatan LNOI, elektro-optikajn polimerojn kaj aliajn multplatformajn heterogenajn integriĝajn solvojn. LNOI estas konsiderata la solvo, kiu povas atingi la plej bonan rendimenton en ultra-alta rapido kaj malaltpotenca modulado, tamen ĝi nuntempe havas kelkajn defiojn rilate al amasproduktada procezo kaj kosto. Lastatempe, la teamo lanĉis maldikan filmlitian tantalaton (LTOI) integritan fotonikan platformon kun bonegaj fotoelektraj ecoj kaj grandskala fabrikado, kiu supozeble egalos aŭ eĉ superos la rendimenton de litiaj niobato kaj siliciaj optikaj platformoj en multaj aplikoj. Tamen, ĝis nun, la kerna aparato deoptika komunikado, la ultra-alta rapida elektro-optika modulatoro, ne estis kontrolita en LTOI.
En ĉi tiu studo, la esploristoj unue desegnis la LTOI-elektro-optikan modulatoron, kies strukturo estas montrita en Figuro 1. Per la dezajno de la strukturo de ĉiu tavolo de litia tantalato sur la izolilo kaj la parametroj de la mikroonda elektrodo, la disvastiĝrapido-kongruigo de mikroonda kaj lumondo en laelektro-optika modulatoroestas realigita. Rilate al redukto de la perdo de la mikroonda elektrodo, la esploristoj en ĉi tiu laboro por la unua fojo proponis la uzon de arĝento kiel elektrodmaterialo kun pli bona konduktiveco, kaj la arĝenta elektrodo montriĝis redukti la mikroondan perdon al 82% kompare kun la vaste uzata ora elektrodo.
FIG. 1 LTOI elektro-optika modulatora strukturo, faza kongruiga dezajno, mikroonda elektroda perdotesto.
FIG. 2 montras la eksperimentan aparaton kaj rezultojn de la LTOI-elektro-optika modulatoro porintenseco modulitarekta detekto (IMDD) en optikaj komunikaj sistemoj. La eksperimentoj montras, ke la LTOI elektro-optika modulatoro povas sendi PAM8-signalojn je signofteco de 176 GBd kun mezurita BER de 3,8×10⁻² sub la 25% SD-FEC-sojlo. Por kaj 200 GBd PAM4 kaj 208 GBd PAM2, BER estis signife pli malalta ol la sojlo de 15% SD-FEC kaj 7% HD-FEC. La okulaj kaj histogramaj testrezultoj en Figuro 3 vide montras, ke la LTOI elektro-optika modulatoro povas esti uzata en altrapidaj komunikaj sistemoj kun alta lineareco kaj malalta biterara ofteco.
FIG. 2 Eksperimento uzante LTOI-elektro-optikan modulatoron porIntenseco modulitaRekta Detekto (IMDD) en optika komunikada sistemo (a) eksperimenta aparato; (b) La mezurita biterara ofteco (BER) de PAM8 (ruĝa), PAM4 (verda) kaj PAM2 (blua) signaloj kiel funkcio de la signorapideco; (c) Ekstraktita uzebla informorapideco (AIR, streketita linio) kaj asociita neta datumrapideco (NDR, solida linio) por mezuradoj kun biteraraj oftecaj valoroj sub la 25% SD-FEC-limo; (d) Okulmapoj kaj statistikaj histogramoj sub PAM2, PAM4, PAM8 modulado.
Ĉi tiu verko demonstras la unuan altrapidan LTOI elektro-optikan modulatoron kun 3 dB bendlarĝo de 110 GHz. En eksperimentoj pri intenseca modulado kaj rekta detekto de IMDD-dissendo, la aparato atingas unu-portantan netan datenrapidecon de 405 Gbit/s, kio estas komparebla al la plej bona rendimento de ekzistantaj elektro-optikaj platformoj kiel LNOI kaj plasmomodulatoroj. Estonte, uzado de pli kompleksaj...IQ-modulatoroPer dezajnoj aŭ pli progresintaj teknikoj por korektado de signalaj eraroj, aŭ uzante substratojn kun pli malalta mikroonda perdo kiel ekzemple kvarcaj substratoj, oni atendas, ke aparatoj kun litio-tantalato atingos komunikadajn rapidojn de 2 Tbit/s aŭ pli. Kombinite kun la specifaj avantaĝoj de LTOI, kiel ekzemple pli malalta duobla refrakto kaj la skalefiko pro ĝia vasta apliko en aliaj merkatoj de RF-filtriloj, la litio-tantalata fotonika teknologio provizos malaltkostajn, malalt-energiajn kaj ultra-rapidajn solvojn por venontgeneraciaj altrapidaj optikaj komunikaj retoj kaj mikroondaj fotonikaj sistemoj.
Afiŝtempo: 11-a de decembro 2024