Lithiamu tantalate (LTOI) ya kasi ya juumodifier ya elektroni-optiki
Trafiki ya data duniani inaendelea kukua, ikichochewa na kupitishwa kwa teknolojia mpya kama vile 5G na akili bandia (AI), ambayo huleta changamoto kubwa kwa transceivers katika ngazi zote za mitandao ya macho. Hasa, teknolojia ya modulator ya elektro-optic ya kizazi kijacho inahitaji ongezeko kubwa la viwango vya uhamishaji wa data hadi 200 Gbps katika chaneli moja huku ikipunguza matumizi ya nishati na gharama. Katika miaka michache iliyopita, teknolojia ya fotoniki ya silicon imetumika sana katika soko la transceiver ya macho, hasa kutokana na ukweli kwamba fotoniki za silicon zinaweza kuzalishwa kwa wingi kwa kutumia mchakato wa CMOS uliokomaa. Hata hivyo, modulator za elektroni za SOI zinazotegemea usambazaji wa carrier zinakabiliwa na changamoto kubwa katika kipimo data, matumizi ya nguvu, unyonyaji huru wa carrier na urekebishaji usio wa mstari. Njia zingine za teknolojia katika tasnia ni pamoja na InP, lithiamu nyembamba ya lithiamu niobate LNOI, polima za elektroni, na suluhisho zingine za ujumuishaji wa majukwaa mengi tofauti. LNOI inachukuliwa kuwa suluhisho ambalo linaweza kufikia utendaji bora katika moduli ya kasi ya juu sana na nguvu ya chini, hata hivyo, kwa sasa ina changamoto kadhaa katika suala la mchakato wa uzalishaji wa wingi na gharama. Hivi majuzi, timu ilizindua jukwaa nyembamba la fotoniki la lithiamu tantalate (LTOI) lenye sifa bora za fotoelectric na utengenezaji wa kiwango kikubwa, ambalo linatarajiwa kufanana au hata kuzidi utendaji wa majukwaa ya macho ya lithiamu niobate na silicon katika matumizi mengi. Hata hivyo, hadi sasa, kifaa kikuu chamawasiliano ya macho, kidhibiti cha elektroni-optiki chenye kasi ya juu sana, hakijathibitishwa katika LTOI.
Katika utafiti huu, watafiti walibuni kwanza kidhibiti cha elektroni-optiki cha LTOI, ambacho muundo wake unaonyeshwa kwenye Mchoro 1. Kupitia muundo wa muundo wa kila safu ya lithiamu tantalate kwenye kizio na vigezo vya elektrodi ya microwave, ulinganisho wa kasi ya uenezaji wa microwave na wimbi la mwanga katikamodulator ya elektroni-machoinatekelezwa. Kuhusu kupunguza upotevu wa elektrodi ya maikrowevu, watafiti katika kazi hii kwa mara ya kwanza walipendekeza matumizi ya fedha kama nyenzo ya elektrodi yenye upitishaji bora, na elektrodi ya fedha ilionyeshwa kupunguza upotevu wa maikrowevu hadi 82% ikilinganishwa na elektrodi ya dhahabu inayotumika sana.
Mchoro 1 Muundo wa kidhibiti cha elektroni-optiki cha LTOI, muundo wa kulinganisha awamu, jaribio la upotevu wa elektrodi ya microwave.
Mchoro 2 unaonyesha kifaa cha majaribio na matokeo ya modulator ya elektroni-optic ya LTOI kwakiwango kilichorekebishwaugunduzi wa moja kwa moja (IMDD) katika mifumo ya mawasiliano ya macho. Majaribio yanaonyesha kuwa kidhibiti cha elektroni cha LTOI kinaweza kusambaza mawimbi ya PAM8 kwa kiwango cha ishara cha 176 GBd huku kiashiria cha BER kilichopimwa cha 3.8×10⁻² chini ya kizingiti cha 25% SD-FEC. Kwa PAM4 ya GBd 200 na PAM2 ya GBd 208, BER ilikuwa chini sana kuliko kizingiti cha 15% SD-FEC na 7% HD-FEC. Matokeo ya majaribio ya jicho na histogramu katika Mchoro 3 yanaonyesha wazi kuwa kidhibiti cha elektroni cha LTOI kinaweza kutumika katika mifumo ya mawasiliano ya kasi ya juu yenye ulinganifu wa hali ya juu na kiwango cha chini cha makosa ya biti.
Mchoro 2 Jaribio la kutumia modulator ya elektroni ya LTOI kwaKiwango cha nguvu kimerekebishwaUgunduzi wa Moja kwa Moja (IMDD) katika mfumo wa mawasiliano ya macho (a) kifaa cha majaribio; (b) Kiwango cha hitilafu ya biti kilichopimwa (BER) cha ishara za PAM8 (nyekundu), PAM4 (kijani) na PAM2 (bluu) kama kigezo cha kiwango cha ishara; (c) Kiwango cha taarifa kinachoweza kutumika kilichotolewa (HEWA, mstari ulio na dashibodi) na kiwango halisi cha data kinachohusiana (NDR, mstari thabiti) kwa vipimo vyenye thamani ya kiwango cha hitilafu ya biti chini ya kikomo cha 25% SD-FEC; (d) Ramani za macho na histogramu za takwimu chini ya moduli ya PAM2, PAM4, PAM8.
Kazi hii inaonyesha modulator ya kwanza ya elektroni-optic ya LTOI yenye kasi ya juu yenye kipimo data cha 3 dB cha 110 GHz. Katika majaribio ya upitishaji wa moja kwa moja wa moduli ya upimaji wa nguvu, kifaa hiki kinafikia kiwango kimoja cha data halisi cha 405 Gbit/s, ambacho kinalinganishwa na utendaji bora wa majukwaa yaliyopo ya elektroni-optic kama vile LNOI na modulator za plasma. Katika siku zijazo, kwa kutumia tata zaidi.Kidhibiti cha IQmiundo au mbinu za hali ya juu zaidi za kurekebisha hitilafu za mawimbi, au kutumia substrates za chini za upotevu wa microwave kama vile substrates za quartz, vifaa vya lithiamu tantalate vinatarajiwa kufikia viwango vya mawasiliano vya 2 Tbit/s au zaidi. Pamoja na faida maalum za LTOI, kama vile birefringence ya chini na athari ya kiwango kutokana na matumizi yake yaliyoenea katika masoko mengine ya vichujio vya RF, teknolojia ya lithiamu tantalate photonics itatoa suluhisho za gharama nafuu, zenye nguvu ya chini na za kasi ya juu sana kwa mitandao ya mawasiliano ya macho ya kasi ya juu ya kizazi kijacho na mifumo ya photonics ya microwave.
Muda wa chapisho: Desemba-11-2024