Modulatur elettro-ottiku ta 'veloċità għolja tal-litju (LTOI)

Lithium Tantalate (LTOI) Veloċità GħoljaModulatur elettro-ottiku

It-traffiku tad-dejta globali jkompli jikber, immexxi mill-adozzjoni mifruxa ta 'teknoloġiji ġodda bħal 5G u Intelligence Artifical (AI), li toħloq sfidi sinifikanti għat-transceivers fil-livelli kollha ta' 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 u l-ispejjeż tal-enerġija. Fl-aħħar ftit snin, it-teknoloġija tal-fotonika tas-silikon intużat ħafna fis-suq ottiku tat-transceiver, l-aktar minħabba l-fatt li l-fotonika tas-silikon tista 'tiġi prodotta bil-massa bl-użu tal-proċess CMOS matur. Madankollu, modulaturi elettro-ottiċi SOI li jiddependu fuq it-tixrid tat-trasportatur jiffaċċjaw sfidi kbar fil-wisa 'tal-banda, konsum ta' enerġija, assorbiment ta 'trasportatur ħieles u non-linearità tal-modulazzjoni. Rotot ta 'teknoloġija oħra fl-industrija jinkludu INP, film irqiq tal-litju niobate LNOI, polimeri elettro-ottiċi, u soluzzjonijiet oħra ta' integrazzjoni eteroġenji b'ħafna pjattaformi. LNOI huwa meqjus bħala s-soluzzjoni li tista 'tikseb l-aħjar prestazzjoni b'veloċità ultra-għolja u modulazzjoni ta' enerġija baxxa, madankollu, bħalissa għandha xi sfidi f'termini ta 'proċess ta' produzzjoni tal-massa u spejjeż. Riċentement, it-tim nieda pjattaforma fotonika integrata tal-film irqiq tal-litju (LTOI) bi proprjetajiet fotoelettriċi eċċellenti u manifattura fuq skala kbira, li mistennija taqbel jew saħansitra taqbeż il-prestazzjoni ta 'pjattaformi ottiċi tal-litju u silikon f'ħafna applikazzjonijiet. Madankollu, sa issa, l-apparat ewlieni ta 'Komunikazzjoni ottika, il-modulatur elettro-ottiku b'veloċità għolja ultra-għolja, ma ġiex ivverifikat f'LTOI.

F'dan l-istudju, ir-riċerkaturi l-ewwel iddisinjaw il-modulatur elettro-ottiku LTOI, li l-istruttura tiegħu hija murija fil-Figura 1. Permezz tad-disinn tal-istruttura ta 'kull saff ta' tal-litju tantalat fuq l-iżolatur u l-parametri tal-elettrodu tal-majkrowejModulatur elettro-ottikuhuwa realizzat. F'termini ta 'tnaqqis tat-telf ta' l-elettrodu tal-majkrowejv, ir-riċerkaturi f'dan ix-xogħol għall-ewwel darba pproponew l-użu tal-fidda bħala materjal ta 'elettrodu b'konduttività aħjar, u l-elettrodu tal-fidda ntwera li jnaqqas it-telf ta' microwave għal 82% meta mqabbel ma 'l-elettrodu tad-deheb użat ħafna.

Fig. 1 LTOI Struttura ta 'modulatur elettro-ottiku, disinn ta' tqabbil tal-fażi, test ta 'telf ta' elettrodi tal-majkrowejv.

Fig. 2 juri l-apparat sperimentali u r-riżultati tal-modulatur elettro-ottiku LTOI għalintensità modulataSejbien dirett (IMDD) fis-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 għall-200 GBD PAM4 kif ukoll għall-208 GBD PAM2, BER kien sinifikament inqas mil-limitu ta '15% SD-FEC u 7% HD-FEC. Ir-riżultati tat-test tal-għajn 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 ta 'żball ta' bit baxx.

Fig. 2 Esperiment bl-użu ta 'modulatur elettro-ottiku LTOI għalIntensità modulataSejbien dirett (IMDD) fis-sistema ta 'komunikazzjoni ottika (a) apparat sperimentali; (b) ir-rata ta 'żball tal-bit imkejla (BER) ta' sinjali PAM8 (aħmar), PAM4 (aħdar) u PAM2 (blu) bħala funzjoni tar-rata tas-sinjal; (c) rata ta 'informazzjoni użabbli estratta (arja, linja mnaqqxa) u rata ta' dejta netta assoċjata (NDR, linja solida) għal kejl b'valuri ta 'rata ta' żball bit taħt il-limitu ta '25% SD-FEC; (d) Mapep tal-għajnejn u istogrammi statistiċi taħt il-modulazzjoni PAM2, PAM4, PAM8.

Dan ix-xogħol juri l-ewwel modulatur elettro-ottiku LTOI b'veloċità għolja b'wisa 'ta' band ta '3 dB ta' 110 GHz. Fil-modulazzjoni ta 'intensità ta' skoperta diretta ta 'esperimenti ta' trasmissjoni IMDD, l-apparat jikseb rata ta 'dejta 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 ta 'aktar kumplessModulatur IQDisinni jew tekniki ta 'korrezzjoni ta' żball aktar avvanzati, jew bl-użu ta 'substrati ta' telf ta 'majkrowejv aktar baxx bħal substrati tal-kwarz, apparati tantalati tal-litju huma mistennija li jiksbu rati ta' komunikazzjoni ta '2 Tbit / s jew ogħla. Flimkien mal-vantaġġi speċifiċi tal-LTOI, bħal birefringenza aktar baxxa u l-effett tal-iskala minħabba l-applikazzjoni mifruxa tagħha fis-swieq tal-filtri RF oħra, it-teknoloġija tal-fotonika tal-litju tantalata se tipprovdi soluzzjonijiet b'veloċità baxxa, b'qawwa baxxa u ultra-għolja għal netwerks ta 'komunikazzjoni ottika b'veloċità għolja tal-ġenerazzjoni li jmiss u sistemi ta' fotoniċi tal-majkrowejv.