Lithium tantalate (LTOI) modulatur elettro-ottiku b'veloċità għolja

Tantat tal-litju (LTOI) b'veloċità għoljamodulatur elettro-ottiku

It-traffiku tad-dejta globali qed ikompli jikber, immexxi mill-adozzjoni mifruxa ta’ teknoloġiji ġodda bħall-5G u l-intelliġenza artifiċjali (AI), li toħloq sfidi sinifikanti għat-transceivers fil-livelli kollha tan-netwerks ottiċi. Speċifikament, it-teknoloġija tal-modulatur elettro-ottiku tal-ġenerazzjoni li jmiss teħtieġ żieda sinifikanti fir-rati tat-trasferiment tad-dejta għal 200 Gbps f'kanal wieħed filwaqt li tnaqqas il-konsum tal-enerġija u l-ispejjeż. Fl-aħħar ftit snin, it-teknoloġija tal-fotonika tas-silikon intużat ħafna fis-suq tat-transceiver ottiku, prinċipalment minħabba l-fatt li l-fotonika tas-silikon tista 'tiġi prodotta bil-massa bl-użu tal-proċess CMOS matur. Madankollu, il-modulaturi elettro-ottiċi SOI li jiddependu fuq it-tixrid tat-trasportatur jiffaċċjaw sfidi kbar fil-faxxa tal-frekwenza, il-konsum tal-enerġija, l-assorbiment liberu tal-ġarr u n-nonlinearità tal-modulazzjoni. Rotot teknoloġiċi oħra fl-industrija jinkludu InP, niobat tal-litju tal-film irqiq LNOI, polimeri elettro-ottiċi, u soluzzjonijiet ta 'integrazzjoni eteroġenja multi-pjattaforma oħra. LNOI hija meqjusa bħala s-soluzzjoni li tista 'tikseb l-aħjar prestazzjoni f'modulazzjoni ta' veloċità ultra-għolja u qawwa baxxa, madankollu, bħalissa għandha xi sfidi f'termini ta 'proċess ta' produzzjoni tal-massa u spiża. Riċentement, it-tim nieda pjattaforma fotonika integrata tal-litju tantat tal-film irqiq (LTOI) bi proprjetajiet fotoelettriċi eċċellenti u manifattura fuq skala kbira, li hija mistennija li taqbel jew saħansitra taqbeż il-prestazzjoni ta 'pjattaformi ottiċi tan-nijobat tal-litju u silikon f'ħafna applikazzjonijiet. Madankollu, sa issa, il-mezz ewlieni ta 'komunikazzjoni ottika, il-modulatur elettro-ottiku b'veloċità ultra għolja, ma ġiex ivverifikat fl-LTOI.

F'dan l-istudju, ir-riċerkaturi l-ewwel iddisinjaw il-modulatur elettro-ottiku LTOI, li l-istruttura tiegħu tidher fil-Figura 1. Permezz tad-disinn tal-istruttura ta 'kull saff ta' tantalat tal-litju fuq l-iżolatur u l-parametri tal-elettrodu microwave, il-propagazzjoni tqabbil tal-veloċità tal-microwave u l-mewġ tad-dawl fil-modulatur elettro-ottikuhija realizzata. F'termini tat-tnaqqis tat-telf tal-elettrodu tal-microwave, ir-riċerkaturi f'dan ix-xogħol għall-ewwel darba pproponew l-użu tal-fidda bħala materjal tal-elettrodu b'konduttività aħjar, u l-elettrodu tal-fidda intwera li jnaqqas it-telf tal-microwave għal 82% meta mqabbel mal- elettrodu tad-deheb użat ħafna.

FIG. 1 Struttura ta 'modulatur elettro-ottiku LTOI, disinn ta' tqabbil tal-fażi, test ta 'telf ta' elettrodu microwave.

FIG. 2 juri l-apparat sperimentali u r-riżultati tal-modulatur elettro-ottiku LTOI għalintensità modulatasejbien dirett (IMDD) f'sistemi ta' komunikazzjoni ottika. L-esperimenti juru li l-modulatur elettro-ottiku LTOI jista 'jittrasmetti sinjali PAM8 b'rata ta' sinjal ta '176 GBd b'BER imkejjel ta' 3.8 × 10⁻² taħt il-limitu ta '25% SD-FEC. Kemm għal 200 GBd PAM4 kif ukoll għal 208 GBd PAM2, BER kien ferm aktar baxx mil-limitu ta '15% SD-FEC u 7% HD-FEC. Ir-riżultati tat-test tal-għajnejn u tal-istogramma fil-Figura 3 juru viżwalment li l-modulatur elettro-ottiku LTOI jista 'jintuża f'sistemi ta' komunikazzjoni b'veloċità għolja b'linearità għolja u rata baxxa ta 'żball tal-bit.

FIG. 2 Esperiment bl-użu ta 'modulatur elettro-ottiku LTOI għalIntensità modulataSejbien Dirett (IMDD) f'sistema ta' komunikazzjoni ottika (a) apparat sperimentali; (b) Ir-rata mkejla ta' żball tal-bit (BER) tas-sinjali PAM8(aħmar), PAM4(aħdar) u PAM2(blu) bħala funzjoni tar-rata tas-sinjali; (c) Rata ta' informazzjoni li tista' tintuża estratta (AIR, linja dashed) u rata ta' data netta assoċjata (NDR, linja solida) għal kejl b'valuri ta' rata ta' żball ta' bit taħt il-limitu SD-FEC ta' 25 %; (d) Mapep tal-għajnejn u istogrammi statistiċi taħt modulazzjoni PAM2, PAM4, PAM8.

Dan ix-xogħol juri l-ewwel modulatur elettro-ottiku LTOI ta 'veloċità għolja b'wisa' ta 'frekwenza ta' 3 dB ta '110 GHz. F'esperimenti ta 'trażmissjoni IMDD ta' sejbien dirett ta 'modulazzjoni ta' intensità, l-apparat jikseb rata ta 'data netta ta' trasportatur wieħed ta '405 Gbit/s, li hija komparabbli mal-aħjar prestazzjoni ta' pjattaformi elettro-ottiċi eżistenti bħal LNOI u modulaturi tal-plażma. Fil-futur, bl-użu aktar kumplessiModulatur IQdisinji jew tekniki ta 'korrezzjoni ta' żball tas-sinjali aktar avvanzati, jew bl-użu ta 'sottostrati ta' telf ta 'microwave aktar baxxi bħal sottostrati tal-kwarz, apparati tat-tantat tal-litju huma mistennija li jiksbu rati ta' komunikazzjoni ta '2 Tbit/s jew ogħla. Flimkien mal-vantaġġi speċifiċi ta 'LTOI, bħal birefringence aktar baxx u l-effett ta' l-iskala minħabba l-applikazzjoni mifruxa tagħha fi swieq oħra tal-filtri RF, it-teknoloġija tal-fotonika tat-tantat tal-litju se tipprovdi soluzzjonijiet ta 'prezz baxx, ta' enerġija baxxa u ta 'veloċità ultra għolja għall-ġenerazzjoni li jmiss għolja. -netwerks ta' komunikazzjoni ottika tal-veloċità u sistemi ta' fotonika microwave.