Lítium -kantalát (LTOI) nagy sebességűelektrooptikus modulátor
A globális adatforgalom továbbra is növekszik, az új technológiák, például az 5G és a mesterséges intelligencia (AI) széles körű elfogadása, amely jelentős kihívásokat jelent az adó -vevők számára az optikai hálózatok minden szintjén. Pontosabban, a következő generációs elektro-optikai modulátor-technológia az adatátviteli sebesség jelentős növekedését igényli egy csatornán 200 Gbps-ra, miközben csökkenti az energiafogyasztást és a költségeket. Az elmúlt években a szilícium-fotonikai technológiát széles körben használják az optikai adó-vevő piacán, elsősorban annak köszönhetően, hogy a szilícium-fotonikát az érett CMOS eljárás alkalmazásával tömeggyártással lehet előállítani. A SOI elektro-optikai modulátorok, amelyek a hordozó diszperziójára támaszkodnak, nagy kihívásokkal szembesülnek a sávszélesség, az energiafogyasztás, a szabad hordozó abszorpciója és a moduláció nemlinearitásában. Az ipar további technológiai útvonalai közé tartozik az INP, a vékony film lítium-niobát LNOI, az elektro-optikai polimerek és más többplatformos heterogén integrációs megoldások. Az LNOI-t úgy tekintik, hogy olyan megoldás, amely a legjobban nagy sebességgel és az alacsony teljesítményű modulációval képes elérni a legjobb teljesítményt, azonban jelenleg néhány kihívást jelent a tömegtermelési folyamat és a költségek szempontjából. A közelmúltban a csapat elindított egy vékonyrétegű lítium-tantalát (LTOI) integrált fotonikus platformot, kiváló fotoelektromos tulajdonságokkal és nagyszabású gyártással, amely várhatóan megegyezik vagy akár meghaladja a lítium-niobát és a szilícium optikai platformok teljesítményét sok alkalmazásban. Mostanáig azonban aoptikai kommunikáció, az ultra-nagy sebességű elektro-optikai modulátort az LTOI-ban nem igazolták.
Ebben a tanulmányban a kutatók először az LTOI elektrooptikai modulátort tervezték, amelynek szerkezetét az 1. ábra mutatja.elektro-optikai modulátormegvalósul. A mikrohullámú elektród elvesztésének csökkentése szempontjából a munka kutatói először javasolták az ezüst használatát a jobb vezetőképességű elektróda anyagként, és az ezüst elektródról kimutatták, hogy a mikrohullámú veszteséget 82% -ra csökkentik a széles körben használt arany elektródához képest.
FÜGE. 1 LTOI Electro-optikus modulátor szerkezete, fázismegfelelő kialakítás, mikrohullámú elektródveszteség teszt.
FÜGE. A 2. ábra a LTOI elektro-optikai modulátor kísérleti készülékét és eredményeit mutatjaintenzitás moduláltKözvetlen detektálás (IMDD) az optikai kommunikációs rendszerekben. A kísérletek azt mutatják, hogy az LTOI elektro-optikai modulátor 176 GBD jelsebességgel képes továbbítani a PAM8 jeleket, a mért BER 3,8 × 10⁻²-rel a 25% -os SD-FEC küszöb alatt. Mind a 200 GBD PAM4, mind a 208 GBD PAM2 esetében a BER szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a 15% SD-FEC és a 7% HD-FEC küszöb. A 3. ábrán látható szem- és hisztogram-teszt eredményei vizuálisan bizonyítják, hogy az LTOI elektrooptikus modulátor nagysebességű kommunikációs rendszerekben használható, magas linearitású és alacsony bites hibaarányban.
FÜGE. 2 Kísérlet a LTOI elektro-optikai modulátor segítségévelIntenzitás moduláltKözvetlen detektálás (IMDD) az optikai kommunikációs rendszerben (a) kísérleti eszköz; (b) A PAM8 (piros), PAM4 (zöld) és PAM2 (kék) jelek mért bitrájlási sebessége (BER) a jelsebesség függvényében; (C) kihúzott felhasználható információs sebesség (levegő, szaggatott vonal) és a kapcsolódó nettó adatsebesség (NDR, Solid Line) a biterror-sebességértékekkel rendelkező mérésekhez, a 25% -os SD-FEC határérték alatt; (D) Szemtérképek és statisztikai hisztogramok PAM2, PAM4, PAM8 moduláció alatt.
Ez a munka bemutatja az első nagysebességű LTOI elektro-optikai modulátort, 3 dB sávszélességgel 110 GHz-vel. Az intenzitásmoduláció közvetlen detektálásában az IMDD átviteli kísérletek során az eszköz egy 405 GBIT/s hordozó nettó adatsebességet ér el, ami összehasonlítható a meglévő elektro-optikai platformok, például az LNOI és a plazma modulátorok legjobb teljesítményével. A jövőben bonyolultabb felhasználásIQ modulátorTervezés vagy fejlettebb jelkorrekciós technikák, vagy alacsonyabb mikrohullámú veszteség -szubsztrátok, például kvarc szubsztrátok, lítium -tantalátos eszközök várhatóan 2 Tbit/s kommunikációs sebességet érnek el. Az LTOI specifikus előnyeivel, például az alacsonyabb kettős töréssel és az egyéb RF szűrőpiacok széles körű alkalmazása miatt a skálahatással kombinálva, a lítium-tantalát-fotonikai technológia olcsó, alacsony fogyasztású és ultra-nagysebességű megoldásokat biztosít a következő generációs nagysebességű optikai kommunikációs hálózatokhoz és mikrowave fotonikai rendszerekhez.
A postai idő: december 11-2024