A jövőjeelektro optikai modulátorok
Az elektro optikai modulátorok központi szerepet játszanak a modern optoelektronikus rendszerekben, fontos szerepet játszanak számos területen a kommunikációtól a kvantumszámításig a fény tulajdonságainak szabályozásával. Ez a cikk a jelenlegi állapotot, a legújabb áttörést és az Electro Optic Modulator Technology jövőbeli fejlesztését tárgyalja
1. ábra: A különböző összehasonlítás a különbözőoptikai modulátorTechnológiák, beleértve a vékonyrétegű lítium-niobátot (TFLN), a III-V elektromos abszorpciós modulátorokat (EAM), a szilícium-alapú és polimer modulátorokat a beillesztési veszteség, a sávszélesség, az energiafogyasztás, a méret és a gyártási kapacitás szempontjából.
Hagyományos szilícium-alapú elektro optikai modulátorok és korlátozásaik
A szilícium-alapú fotoelektromos fénymodulátorok évek óta az optikai kommunikációs rendszerek alapjául szolgálnak. A plazma diszperziós hatás alapján az ilyen eszközök figyelemre méltó előrelépést tettek az elmúlt 25 évben, három nagyságrenddel növelve az adatátviteli sebességeket. A modern szilícium-alapú modulátorok 224 GB/s-ig terjedhetnek 4 szintű impulzus amplitúdó modulációval (PAM4), és még több mint 300 GB/s-ig PAM8 modulációval.
A szilícium-alapú modulátorok azonban alapvető korlátozásokkal néznek szembe az anyagtulajdonságokból. Ha az optikai adó -vevők több mint 200 GBAUD -t igényelnek, ezen eszközök sávszélességét nehéz kielégíteni a keresletnek. Ez a korlátozás a szilícium velejáró tulajdonságaiból fakad - a túlzott fényvesztés elkerülésének egyensúlya, miközben megőrzi a megfelelő vezetőképességet.
Feltörekvő modulátor technológia és anyagok
A hagyományos szilícium-alapú modulátorok korlátozásai az alternatív anyagok és az integrációs technológiák kutatására irányították. A vékony film -lítium -niobát az egyik legígéretesebb platformmá vált a modulátorok új generációja számára.Vékonyréteg-lítium-niobát elektro-optikai modulátorokÖrökölje az ömlesztett lítium-niobát kiváló tulajdonságait, ideértve: széles átlátszó ablakot, a nagy elektrooptikai együtthatót (R33 = 31 pm/v) lineáris cella-effektus több hullámhossz-tartományban működhet
A vékony film -niobát -technológia legújabb fejlődése figyelemre méltó eredményeket hozott, beleértve a 260 GBAUD -nál működő modulátorot, amelynek adatátviteli sebessége 1,96 TB/s csatornánként. A platformon egyedi előnyei vannak, mint például a CMOS-kompatibilis meghajtó feszültsége és a 3-DB sávszélesség 100 GHz-es.
Feltörekvő technológiai alkalmazás
Az elektrooptikai modulátorok fejlesztése szorosan kapcsolódik a feltörekvő alkalmazásokhoz sok területen. A mesterséges intelligencia és az adatközpontok területén,nagy sebességű modulátorokfontosak az összekapcsolások következő generációja szempontjából, és az AI számítástechnikai alkalmazások növelik a 800 g és az 1,6T -es árusítók iránti igényt. A modulátor -technológiát alkalmazzák a következőkre is: kvantuminformáció -feldolgozás neuromorf számítási frekvencia modulált folyamatos hullám (FMCW) LIDAR mikrohullámú fotontechnika
Különösen a vékonyrétegű lítium-niobát-elektro-optikai modulátorok erősséget mutatnak az optikai számítási feldolgozó motorokban, gyors alacsony teljesítményű modulációt biztosítva, amely felgyorsítja a gépi tanulást és a mesterséges intelligencia alkalmazásokat. Az ilyen modulátorok alacsony hőmérsékleten is működhetnek, és szupravezető vonalakban alkalmasak kvantumklasszikus interfészekhez.
A következő generációs elektrooptikai modulátorok fejlesztése számos fő kihívással szembesül: A termelési költségek és a skála: A vékonyrétegű lítium-niobát-modulátorok jelenleg 150 mm-es ostya előállítására korlátozódnak, ami magasabb költségeket eredményez. Az iparágnak kibővítenie kell az ostya méretét, miközben megőrzi a film egységességét és minőségét. Integráció és együttépítés: A sikeres fejlesztésnagy teljesítményű modulátorokÁtfogó társ-tervezési képességeket igényel, amelyek magukban foglalják az optoelektronika és az elektronikus chip-tervezők, az EDA beszállítók, a forrás és a csomagolási szakértők együttműködését. Gyártási bonyolultság: Noha a szilícium-alapú optoelektronikai folyamatok kevésbé összetettek, mint a fejlett CMOS elektronika, a stabil teljesítmény és hozam elérése jelentős szakértelmet és gyártási folyamat optimalizálását igényli.
Az AI fellendülési és geopolitikai tényezők által vezérelt terület megnövekedett beruházásokat kap a kormányoktól, az iparágtól és a magánszektorból szerte a világon, új lehetőségeket teremtve az akadémia és az ipar közötti együttműködésre, és ígéretes az innováció felgyorsítására.
A postai idő: december 30-2024