Lithium tantalate (LTOI) kasi ya juumoduli ya electro-optic
Trafiki ya data ya kimataifa inaendelea kukua, ikisukumwa na kuenea kwa teknolojia mpya kama vile 5G na akili bandia (AI), ambayo inaleta changamoto kubwa kwa wapitishaji data katika viwango vyote vya mitandao ya macho. Hasa, teknolojia ya moduli ya elektro-optic ya kizazi kijacho inahitaji ongezeko kubwa la viwango vya uhamishaji data hadi Gbps 200 katika kituo kimoja huku ikipunguza matumizi ya nishati na gharama. Katika miaka michache iliyopita, teknolojia ya fotonics ya silicon imekuwa ikitumika sana katika soko la transceiver ya macho, haswa kutokana na ukweli kwamba picha za silicon zinaweza kuzalishwa kwa wingi kwa kutumia mchakato wa kukomaa wa CMOS. Hata hivyo, moduli za SOI za kielektroniki za macho ambazo zinategemea mtawanyiko wa mtoa huduma hukabiliana na changamoto kubwa katika kipimo data, matumizi ya nishati, ufyonzaji wa mtoa huduma bila malipo na utofautishaji wa moduli. Njia zingine za kiteknolojia katika tasnia ni pamoja na InP, filamu nyembamba ya lithiamu niobate LNOI, polima za kielektroniki, na suluhu zingine za ujumuishaji wa majukwaa mengi. LNOI inachukuliwa kuwa suluhu inayoweza kufikia utendakazi bora katika urekebishaji wa kasi ya juu zaidi na chini ya nguvu, hata hivyo, kwa sasa ina changamoto fulani katika suala la mchakato wa uzalishaji wa wingi na gharama. Hivi majuzi, timu ilizindua filamu nyembamba ya lithiamu tantalate (LTOI) iliyounganishwa ya jukwaa la picha na sifa bora za picha na utengenezaji wa kiwango kikubwa, ambacho kinatarajiwa kuendana au hata kuzidi utendakazi wa lithiamu niobate na majukwaa ya macho ya silicon katika matumizi mengi. Hata hivyo, hadi sasa, kifaa cha msingi chamawasiliano ya macho, moduli ya kielektroniki ya kasi ya juu zaidi, haijathibitishwa katika LTOI.
Katika utafiti huu, watafiti walitengeneza kwanza moduli ya LTOI ya electro-optic, muundo ambao umeonyeshwa kwenye Mchoro 1. Kupitia muundo wa muundo wa kila safu ya lithiamu tantalate kwenye insulator na vigezo vya electrode ya microwave, uenezi. kasi ya kulinganisha ya microwave na wimbi la mwanga kwenyemoduli ya electro-opticalinatambulika. Katika suala la kupunguza upotezaji wa elektroni ya microwave, watafiti katika kazi hii kwa mara ya kwanza walipendekeza matumizi ya fedha kama nyenzo ya elektroni yenye conductivity bora, na elektroni ya fedha ilionyeshwa kupunguza upotezaji wa microwave hadi 82% ikilinganishwa na electrode ya dhahabu inayotumiwa sana.
FIG. Muundo 1 wa moduli wa umeme-optic wa LTOI, muundo wa kulinganisha wa awamu, mtihani wa kupoteza electrode ya microwave.
FIG. 2 inaonyesha vifaa vya majaribio na matokeo ya moduli ya kielektroniki ya LTOI yanguvu modulatedkugundua moja kwa moja (IMDD) katika mifumo ya mawasiliano ya macho. Majaribio yanaonyesha kuwa moduli ya kielektroniki ya LTOI inaweza kusambaza mawimbi ya PAM8 kwa kiwango cha ishara cha GB 176 na kipimo cha BER cha 3.8×10⁻² chini ya kiwango cha juu cha 25% cha SD-FEC. Kwa GB 200 PAM4 na 208 GBd PAM2, BER ilikuwa chini sana kuliko kiwango cha juu cha 15% SD-FEC na 7% HD-FEC. Matokeo ya mtihani wa jicho na histogram katika Mchoro wa 3 yanaonyesha kwa macho kwamba moduli ya kielektroniki ya LTOI inaweza kutumika katika mifumo ya mawasiliano ya kasi ya juu yenye mstari wa juu na kiwango cha chini cha hitilafu.
FIG. 2 Jaribio la kutumia moduli ya kielektroniki ya LTOI yaKiwango kimewekwaUtambuzi wa moja kwa moja (IMDD) katika mfumo wa mawasiliano ya macho (a) kifaa cha majaribio; (b) Kiwango cha hitilafu kidogo kilichopimwa (BER) cha PAM8(nyekundu), PAM4(kijani) na mawimbi ya PAM2(bluu) kama utendaji wa kasi ya ishara; (c) Kiwango cha taarifa inayoweza kutumika (AIR, laini iliyokatika) na kiwango cha data halisi (NDR, laini thabiti) kwa vipimo vilivyo na viwango vya makosa kidogo chini ya kiwango cha 25% cha SD-FEC; (d) Ramani za macho na histogramu za takwimu chini ya urekebishaji wa PAM2, PAM4, PAM8.
Kazi hii inaonyesha moduli ya kwanza ya kasi ya juu ya LTOI electro-optic yenye kipimo data cha 3 dB cha 110 GHz. Katika majaribio ya upokeaji wa data ya kutambua moja kwa moja ya IMDD ya kutambua moja kwa moja, kifaa kinafikia kiwango cha data cha mtoa huduma mmoja cha 405 Gbit/s, ambacho kinaweza kulinganishwa na utendakazi bora wa mifumo iliyopo ya kielektroniki ya macho kama vile LNOI na vidhibiti vya plasma. Katika siku zijazo, kwa kutumia ngumu zaidiModuli ya IQmiundo au mbinu za hali ya juu zaidi za urekebishaji makosa ya mawimbi, au kwa kutumia viunga vya chini vya upotezaji wa microwave kama vile substrates za quartz, vifaa vya lithiamu tantalate vinatarajiwa kufikia viwango vya mawasiliano vya Tbit/s 2 au zaidi. Ikichanganywa na faida mahususi za LTOI, kama vile mizunguko ya chini na athari ya kiwango kutokana na kuenea kwa matumizi yake katika masoko mengine ya vichungi vya RF, teknolojia ya upigaji picha ya lithiamu tantalate itatoa suluhu za gharama ya chini, zenye nguvu kidogo na za kasi ya juu kwa kizazi kijacho. -mitandao ya mawasiliano ya kasi ya macho na mifumo ya picha za microwave.
Muda wa kutuma: Dec-11-2024