Il-futur ta 'Modulaturi Elettro Ottiċi
Il-modulaturi elettro ottiċi għandhom rwol ċentrali fis-sistemi optoelettroniċi moderni, li għandhom rwol importanti f'ħafna oqsma mill-komunikazzjoni għal komputazzjoni kwantistika billi jirregolaw il-proprjetajiet tad-dawl. Dan id-dokument jiddiskuti l-istatus attwali, l-aħħar avvanz u l-iżvilupp futur tat-teknoloġija tal-modulatur elettro ottiku
Figura 1: Tqabbil tal-prestazzjoni ta 'differentiModulatur ottikuTeknoloġiji, inklużi film irqiq tal-litju niobate (TFLN), modulaturi ta 'assorbiment elettriku III-V (EAM), modulaturi bbażati fuq is-silikon u polimeri f'termini ta' telf ta 'inserzjoni, wisa' tal-banda, konsum ta 'enerġija, daqs, daqs, u kapaċità ta' manifattura.
Modulaturi elettro-ottiċi tradizzjonali bbażati fuq is-silikon u l-limitazzjonijiet tagħhom
Il-modulaturi tad-dawl fotoelettriċi bbażati fuq is-silikon ilhom il-bażi ta 'sistemi ta' komunikazzjoni ottika għal ħafna snin. Ibbażat fuq l-effett ta 'tixrid fil-plażma, apparati bħal dawn għamlu progress notevoli matul l-aħħar 25 sena, u żiedu r-rati ta' trasferiment tad-dejta bi tliet ordnijiet ta 'kobor. Modulaturi moderni bbażati fuq is-silikon jistgħu jiksbu modulazzjoni ta 'amplitudni tal-polz ta' 4 livelli (PAM4) sa 224 GB / s, u saħansitra aktar minn 300 GB / s bil-modulazzjoni PAM8.
Madankollu, modulaturi bbażati fuq is-silikon jiffaċċjaw limitazzjonijiet fundamentali li joħorġu minn proprjetajiet materjali. Meta t-transceivers ottiċi jeħtieġu rati ta 'baud ta' aktar minn 200+ GBAUD, il-wisa 'tal-banda ta' dawn l-apparati huwa diffiċli biex tissodisfa d-domanda. Din il-limitazzjoni toħroġ mill-proprjetajiet inerenti tas-silikon - il-bilanċ li jiġi evitat telf ta 'dawl eċċessiv filwaqt li ż-żamma ta' konduttività suffiċjenti toħloq kompromessi inevitabbli.
Teknoloġija u materjali tal-modulatur emerġenti
Il-limitazzjonijiet ta 'modulaturi tradizzjonali bbażati fuq is-silikon wasslu riċerka f'materjali alternattivi u teknoloġiji ta' integrazzjoni. Film irqiq Lithium Niobate sar wieħed mill-aktar pjattaformi promettenti għal ġenerazzjoni ġdida ta 'modulaturi.Film irqiq tal-litju niobate modulaturi elettro-ottiċiIteri l-karatteristiċi eċċellenti ta 'niobate tal-litju bl-ingrossa, inklużi: tieqa trasparenti wiesgħa, koeffiċjent elettro-ottiku kbir (R33 = 31 pm / v) l-effett Kerrs taċ-ċellula lineari jista' jaħdem f'firxiet ta 'tul ta' mewġ multipli
Avvanzi riċenti fit-teknoloġija tal-film irqiq tal-litju niobate taw riżultati notevoli, inkluż modulatur li jopera f'260 GBAUD b'rati ta 'dejta ta' 1.96 TB / s għal kull kanal. Il-pjattaforma għandha vantaġġi uniċi bħal vultaġġ tas-sewqan kompatibbli mal-CMOS u bandwidth 3-dB ta '100 GHz.
Applikazzjoni tat-teknoloġija emerġenti
L-iżvilupp ta 'modulaturi elettro ottiċi huwa relatat mill-qrib ma' applikazzjonijiet emerġenti f'ħafna oqsma. Fil-qasam tal-intelliġenza artifiċjali u ċentri tad-dejta,Modulaturi b'veloċità għoljahuma importanti għall-ġenerazzjoni li jmiss ta 'interkonnessjonijiet, u l-applikazzjonijiet tal-kompjuters AI qed isuqu d-domanda għal transceivers pluggable ta' 800g u 1.6T. It-teknoloġija tal-modulatur hija applikata wkoll għal: Ipproċessar ta 'Informazzjoni Quantum Neuromorphic Frekwenza Modulata Modulata Mewt Kontinwu (FMCW) Lidar Microwave Photon Technology
B'mod partikolari, il-modulaturi elettro-ottiċi tal-film irqiq tal-film lihju juru s-saħħa fil-magni tal-ipproċessar tal-komputazzjoni ottika, li jipprovdu modulazzjoni mgħaġġla ta 'enerġija baxxa li tħaffef it-tagħlim tal-magni u l-applikazzjonijiet ta' intelliġenza artifiċjali. Modulaturi bħal dawn jistgħu joperaw ukoll f'temperaturi baxxi u huma adattati għal interfaces klassiċi kwantistiċi f'linji superkonduttivi.
L-iżvilupp ta 'modulaturi elettro-ottiċi tal-ġenerazzjoni li jmiss jiffaċċja diversi sfidi ewlenin: l-ispiża tal-produzzjoni u l-iskala: il-modulaturi tan-niobate tal-litju rqiq bħalissa huma limitati għal produzzjoni ta' wejfer ta '150 mm, li jirriżultaw fi spejjeż ogħla. L-industrija teħtieġ li tespandi d-daqs tal-wejfer filwaqt li żżomm l-uniformità u l-kwalità tal-films. Integrazzjoni u ko-disinn: l-iżvilupp ta 'suċċess ta'Modulaturi ta 'prestazzjoni għoljaTeħtieġ kapaċitajiet komprensivi ta 'ko-disinn, li tinvolvi l-kollaborazzjoni ta' optoelettronika u disinjaturi ta 'ċippa elettronika, fornituri ta' EDA, founts, u esperti tal-imballaġġ. Kumplessità tal-Manifattura: Filwaqt li l-proċessi ta 'optoelectronics ibbażati fuq is-silikon huma inqas kumplessi minn elettronika CMOS avvanzata, il-kisba ta' prestazzjoni stabbli u r-rendiment teħtieġ għarfien espert sinifikanti u ottimizzazzjoni tal-proċess tal-manifattura.
Misjuq mill-isplużjoni tal-AI u l-fatturi ġeopolitiċi, il-qasam qed jirċievi investiment miżjud mill-gvernijiet, l-industrija u s-settur privat madwar id-dinja, li joħloq opportunitajiet ġodda għall-kollaborazzjoni bejn l-akkademja u l-industrija u jwiegħed li jaċċellera l-innovazzjoni.
Ħin ta 'wara: 30 ta' Diċembru-2024