La estonteco deelektro-optikaj modulatoroj
Elektro-optikaj modulatoroj ludas centran rolon en modernaj optoelektronikaj sistemoj, ludante gravan rolon en multaj kampoj, de komunikado ĝis kvantuma komputado, reguligante la ecojn de lumo. Ĉi tiu artikolo diskutas la nunan staton, plej novan sukceson kaj estontan disvolviĝon de elektro-optika modulatora teknologio.
Figuro 1: Komparo de rendimento de malsamajoptika modulatoroteknologioj, inkluzive de maldika filmlitia niobato (TFLN), III-V elektraj absorbaj modulatoroj (EAM), silicio-bazitaj kaj polimeraj modulatoroj rilate al enmetperdo, bendolarĝo, energikonsumo, grandeco kaj produktadkapacito.
Tradiciaj silici-bazitaj elektro-optikaj modulatoroj kaj iliaj limigoj
Silicio-bazitaj fotoelektraj lummoduliloj estis la bazo de optikaj komunikaj sistemoj dum multaj jaroj. Bazitaj sur la plasma dispersa efiko, tiaj aparatoj faris rimarkindan progreson dum la pasintaj 25 jaroj, pliigante datumtransigajn rapidojn je tri ordoj de magnitudo. Modernaj silicio-bazitaj moduliloj povas atingi 4-nivelan pulsan amplitudan moduladon (PAM4) ĝis 224 Gb/s, kaj eĉ pli ol 300 Gb/s kun PAM8-modulado.
Tamen, silicio-bazitaj modulatoroj alfrontas fundamentajn limigojn devenantajn de materialaj ecoj. Kiam optikaj sendiloj postulas baŭdrapidecojn de pli ol 200+ Gbaŭdoj, la bendlarĝo de ĉi tiuj aparatoj malfacilas kontentigi la postulon. Ĉi tiu limigo devenas de la enecaj ecoj de silicio - la ekvilibro inter evitado de troa lumperdo kaj konservado de sufiĉa konduktiveco kreas neeviteblajn kompromisojn.
Emerĝanta modulatora teknologio kaj materialoj
La limigoj de tradiciaj silicio-bazitaj modulatoroj instigis esploradon pri alternativaj materialoj kaj integriĝteknologioj. Maldika filmlitioniobato fariĝis unu el la plej esperigaj platformoj por nova generacio de modulatoroj.Maldikaj filmaj litiaj niobataj elektro-optikaj modulatorojheredas la bonegajn karakterizaĵojn de groca litia niobato, inkluzive de: larĝa travidebla fenestro, granda elektro-optika koeficiento (r33 = 31 pm/V) lineara ĉelo kun efiko de Kerrs, kiu povas funkcii en pluraj ondolongaj intervaloj
Lastatempaj progresoj en la teknologio de maldikaj filmoj kun litio-niobato rezultigis rimarkindajn rezultojn, inkluzive de modulatoro funkcianta je 260 Gbaŭdoj kun datenrapidecoj de 1,96 Tb/s po kanalo. La platformo havas unikajn avantaĝojn kiel CMOS-kongruan tension kaj 3-dB-an bendlarĝon de 100 GHz.
Apliko de emerĝanta teknologio
La disvolviĝo de elektro-optikaj modulatoroj estas proksime rilata al emerĝantaj aplikoj en multaj kampoj. En la kampo de artefarita inteligenteco kaj datencentroj,altrapidaj modulatorojgravas por la sekva generacio de interkonektoj, kaj aplikaĵoj de AI-komputiko pelas la postulon je 800G kaj 1.6T enŝoveblaj sendiloj. Modulilo-teknologio ankaŭ estas aplikata al: kvantuma informa prilaborado neŭromorfa komputado frekvencmodulita kontinua ondo (FMCW) lidaro mikroonda fotonteknologio
Aparte, maldikaj filmaj litiaj niobataj elektro-optikaj modulatoroj montras forton en optikaj komputilaj prilaboraj motoroj, provizante rapidan malalt-energian moduladon kiu akcelas maŝinlernadon kaj artefaritinteligentecajn aplikojn. Tiaj modulatoroj ankaŭ povas funkcii je malaltaj temperaturoj kaj taŭgas por kvantum-klasikaj interfacoj en superkonduktaj linioj.
La disvolviĝo de elektro-optikaj modulatoroj de la sekva generacio alfrontas plurajn gravajn defiojn: Produktokosto kaj skalo: maldikfilmaj litiaj niobatmodatoroj nuntempe estas limigitaj al produktado de 150 mm da oblatoj, kio rezultas en pli altaj kostoj. La industrio bezonas pligrandigi la grandecon de la oblatoj, samtempe konservante la homogenecon kaj kvaliton de la filmo. Integriĝo kaj Kun-dezajno: La sukcesa disvolviĝo dealt-efikecaj modulatorojpostulas ampleksajn kun-dezajnajn kapablojn, implikante la kunlaboron de optoelektronikaj kaj elektronikaj ĉip-dizajnistoj, EDA-provizantoj, fontoj kaj enpakaj fakuloj. Produktada komplekseco: Kvankam silicio-bazitaj optoelektronikaj procezoj estas malpli kompleksaj ol progresinta CMOS-elektroniko, atingi stabilan funkciadon kaj rendimenton postulas signifan kompetentecon kaj optimumigon de la produktada procezo.
Pelita de la eksplodo de artefarita inteligenteco kaj geopolitikaj faktoroj, la kampo ricevas kreskantan investon de registaroj, industrio kaj la privata sektoro tra la mondo, kreante novajn ŝancojn por kunlaboro inter akademio kaj industrio kaj promesante akceli novigadon.
Afiŝtempo: 30-a de decembro 2024