Il-futur tamodulaturi elettro ottiċi
Il-modulaturi elettro ottiċi għandhom rwol ċentrali fis-sistemi optoelettroniċi moderni, li għandhom rwol importanti f'ħafna oqsma mill-komunikazzjoni għall-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: Paragun tal-prestazzjoni ta 'differentimodulatur ottikuteknoloġiji, inklużi nijobat tal-litju tal-film irqiq (TFLN), modulaturi ta 'assorbiment elettriku III-V (EAM), modulaturi bbażati fuq is-silikon u polimeru f'termini ta' telf ta 'inserzjoni, bandwidth, konsum ta' enerġija, daqs, u kapaċità ta 'manifattura.
Modulaturi elettro ottiċi tradizzjonali bbażati fuq is-silikon u l-limitazzjonijiet tagħhom
Il-modulaturi tad-dawl fotoelettriku bbażati fuq is-silikon ilhom il-bażi ta 'sistemi ta' komunikazzjoni ottika għal ħafna snin. Ibbażat fuq l-effett ta 'dispersjoni tal-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. Il-modulaturi moderni bbażati fuq is-silikon jistgħu jiksbu modulazzjoni tal-amplitudni tal-polz f'4 livelli (PAM4) sa 224 Gb/s, u saħansitra aktar minn 300 Gb/s b'modulazzjoni PAM8.
Madankollu, il-modulaturi bbażati fuq is-silikon jiffaċċjaw limitazzjonijiet fundamentali li ġejjin minn proprjetajiet materjali. Meta transceivers ottiċi jeħtieġu rati ta 'baud ta' aktar minn 200+ Gbaud, il-bandwidth ta 'dawn l-apparati huwa diffiċli biex tissodisfa d-domanda. Din il-limitazzjoni tirriżulta mill-proprjetajiet inerenti tas-silikon - il-bilanċ li jiġi evitat telf ta 'dawl eċċessiv filwaqt li tinżamm konduttività suffiċjenti joħloq kompromessi inevitabbli.
Teknoloġija u materjali tal-modulaturi emerġenti
Il-limitazzjonijiet tal-modulaturi tradizzjonali bbażati fuq is-silikon wasslu riċerka f'materjali alternattivi u teknoloġiji ta 'integrazzjoni. Niobate tal-litju tal-film irqiq sar wieħed mill-pjattaformi l-aktar promettenti għal ġenerazzjoni ġdida ta 'modulaturi.Modulaturi elettro-ottiċi tal-litju niobate tal-film irqiqjirtu l-karatteristiċi eċċellenti ta 'niobate tal-litju bl-ingrossa, inklużi: tieqa trasparenti wiesgħa, koeffiċjent elettro-ottiku kbir (r33 = 31 pm / V) ċellula lineari effett Kerrs jista' jaħdem f'meded ta 'wavelength multipli
Avvanzi riċenti fit-teknoloġija tal-litju niobate tal-film irqiq taw riżultati notevoli, inkluż modulatur li jaħdem f'260 Gbaud b'rati ta 'dejta ta' 1.96 Tb/s għal kull kanal. Il-pjattaforma għandha vantaġġi uniċi bħal vultaġġ ta 'sewqan kompatibbli ma' CMOS u bandwidth ta '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 ċ-ċentri tad-dejta,modulaturi ta' veloċità għoljahuma importanti għall-ġenerazzjoni li jmiss ta 'interkonnessjonijiet, u l-applikazzjonijiet tal-kompjuters AI qed imexxu d-domanda għal transceivers pluggable 800G u 1.6T. It-teknoloġija tal-modulatur hija applikata wkoll għal: l-ipproċessar tal-informazzjoni kwantistika kompjuters newromorfiċi Frequency modulated continuous wave (FMCW) lidar microwave photon technology
B'mod partikolari, modulaturi elettro-ottiċi tal-litju niobate tal-film irqiq juru saħħa f'magni tal-ipproċessar komputazzjonali ottiku, li jipprovdu modulazzjoni mgħaġġla ta 'enerġija baxxa li taċċellera applikazzjonijiet ta' tagħlim tal-magni u intelliġenza artifiċjali. Modulaturi bħal dawn jistgħu joperaw ukoll f'temperaturi baxxi u huma adattati għal interfaces quantum-klassiċi f'linji superkonduttivi.
L-iżvilupp ta 'modulaturi elettro ottiċi tal-ġenerazzjoni li jmiss jiffaċċja diversi sfidi kbar: L-ispiża tal-produzzjoni u l-iskala: il-modulaturi tan-nijobat tal-litju b'film irqiq bħalissa huma limitati għal produzzjoni ta' wejfer ta '150 mm, li jirriżultaw fi spejjeż ogħla. L-industrija teħtieġ tespandi d-daqs tal-wejfer filwaqt li żżomm l-uniformità u l-kwalità tal-film. Integrazzjoni u Ko-disinn: L-iżvilupp b'suċċess ta 'modulaturi ta' prestazzjoni għoljateħtieġ kapaċitajiet komprensivi ta 'ko-disinn, li jinvolvu l-kollaborazzjoni ta' disinjaturi optoelettronika u ta 'ċippa elettronika, fornituri EDA, fonti, u esperti tal-ippakkjar. Il-kumplessità tal-manifattura: Filwaqt li l-proċessi tal-optoelettronika bbażati fuq is-silikon huma inqas kumplessi mill-elettronika CMOS avvanzata, il-kisba ta 'prestazzjoni u rendiment stabbli teħtieġ għarfien espert sinifikanti u ottimizzazzjoni tal-proċess tal-manifattura.
Immexxi mill-isplużjoni tal-AI u fatturi ġeopolitiċi, il-qasam qed jirċievi investiment akbar mill-gvernijiet, l-industrija u s-settur privat madwar id-dinja, u joħloq opportunitajiet ġodda għall-kollaborazzjoni bejn l-akkademja u l-industrija u jwiegħed li jaċċellera l-innovazzjoni.
Ħin tal-post: Diċ-30-2024