Mustakabali wa moduli za elektroni

Mustakabali wamoduli za macho ya electro

Vidhibiti vya optic ya elektroni huchukua jukumu kuu katika mifumo ya kisasa ya optoelectronic, ikicheza jukumu muhimu katika nyanja nyingi kutoka kwa mawasiliano hadi kompyuta ya quantum kwa kudhibiti sifa za mwanga. Karatasi hii inajadili hali ya sasa, mafanikio ya hivi karibuni na maendeleo ya baadaye ya teknolojia ya moduli ya optic ya electro

Kielelezo 1: Ulinganisho wa utendaji wa tofautimoduli ya machoteknolojia, ikiwa ni pamoja na filamu nyembamba ya lithiamu niobate (TFLN), vidhibiti vya kunyonya umeme vya III-V (EAM), vidhibiti vya silicon-msingi na polima katika suala la upotezaji wa uwekaji, kipimo data, matumizi ya nguvu, ukubwa, na uwezo wa utengenezaji.

Modulators za jadi za optic za silicon na mapungufu yao

Modulators za silicon-based photoelectric mwanga zimekuwa msingi wa mifumo ya mawasiliano ya macho kwa miaka mingi. Kulingana na athari ya mtawanyiko wa plasma, vifaa hivyo vimepata maendeleo ya ajabu katika miaka 25 iliyopita, na kuongeza viwango vya uhamisho wa data kwa amri tatu za ukubwa. Vidhibiti vya kisasa vinavyotegemea silicon vinaweza kufikia urekebishaji wa amplitude ya kiwango cha 4 (PAM4) ya hadi 224 Gb/s, na hata zaidi ya 300 Gb/s kwa urekebishaji wa PAM8.

Walakini, moduli za msingi wa silicon zinakabiliwa na mapungufu ya kimsingi yanayotokana na mali ya nyenzo. Wakati vipitisha data vya macho vinahitaji viwango vya baud vya zaidi ya 200+ Gbaud, kipimo data cha vifaa hivi ni vigumu kukidhi mahitaji. Kizuizi hiki kinatokana na mali asili ya silicon - usawa wa kuzuia upotezaji mwingi wa mwanga huku ukidumisha upitishaji wa kutosha hutengeneza biashara zisizoweza kuepukika.

Teknolojia ya moduli inayoibuka na vifaa

Mapungufu ya moduli za jadi za msingi wa silicon zimeendesha utafiti katika nyenzo mbadala na teknolojia za ujumuishaji. Filamu nyembamba ya lithiamu niobate imekuwa mojawapo ya majukwaa ya kuahidi kwa kizazi kipya cha moduli.Filamu nyembamba ya lithiamu niobate modulators electro-optickurithi sifa bora za wingi wa niobate ya lithiamu, ikijumuisha: dirisha pana lenye uwazi, mgawo mkubwa wa elektro-optic (r33 = 31 pm/V) athari ya seli ya Kerrs inaweza kufanya kazi katika safu nyingi za urefu wa mawimbi.

Maendeleo ya hivi majuzi katika teknolojia nyembamba ya lithiamu niobate yametoa matokeo ya ajabu, ikiwa ni pamoja na moduli inayofanya kazi katika 260 Gbaud yenye viwango vya data vya 1.96 Tb/s kwa kila chaneli. Jukwaa lina faida za kipekee kama vile voltage ya kiendeshi inayooana na CMOS na kipimo data cha 3-dB cha 100 GHz.

Matumizi ya teknolojia inayoibuka

Ukuzaji wa moduli za optic za elektroni zinahusiana kwa karibu na programu zinazoibuka katika nyanja nyingi. Katika uwanja wa akili bandia na vituo vya data,moduli za kasi ya juuni muhimu kwa kizazi kijacho cha miunganisho, na programu za kompyuta za AI zinaendesha mahitaji ya vipitishio vya 800G na 1.6T vinavyoweza kuunganishwa. Teknolojia ya moduli pia inatumika kwa: uchakataji wa habari wa quantum kompyuta ya neuromorphic Frequency modulated continuated wave (FMCW) lidar microwave photon teknolojia.

Hasa, vidhibiti vya filamu nyembamba vya lithiamu niobate electro-optic vinaonyesha nguvu katika injini za usindikaji za kikokotoo za macho, zikitoa urekebishaji wa haraka wa nguvu ya chini ambao huharakisha ujifunzaji wa mashine na utumiaji wa akili bandia. Vidhibiti vile vinaweza pia kufanya kazi kwa joto la chini na vinafaa kwa miingiliano ya quantum-classical katika mistari ya superconducting.

Uundaji wa vidhibiti vya macho ya elektroni vya kizazi kijacho unakabiliwa na changamoto kadhaa kuu: Gharama na kiwango cha uzalishaji: vidhibiti vya lithiamu niobate vya filamu nyembamba kwa sasa vimepunguzwa kwa uzalishaji wa kaki wa mm 150, na kusababisha gharama kubwa zaidi. Sekta inahitaji kupanua saizi ya kaki huku ikidumisha usawa na ubora wa filamu. Ujumuishaji na Usanifu-Mwenza: Maendeleo ya mafanikio yamoduli za utendaji wa juuinahitaji uwezo wa kina wa kubuni ushirikiano, unaohusisha ushirikiano wa optoelectronics na wabuni wa chip za kielektroniki, wasambazaji wa EDA, chemchemi, na wataalam wa ufungashaji. Utata wa uundaji: Ingawa michakato ya optoelectronics inayotegemea silicon ni changamano kidogo kuliko vifaa vya kielektroniki vya hali ya juu vya CMOS, kufikia utendakazi thabiti na tija kunahitaji utaalamu mkubwa na uboreshaji wa mchakato wa utengenezaji.

Ikiendeshwa na ukuaji wa AI na mambo ya kisiasa ya kijiografia, uwanja huo unapokea uwekezaji ulioongezeka kutoka kwa serikali, tasnia na sekta ya kibinafsi kote ulimwenguni, na kuunda fursa mpya za ushirikiano kati ya wasomi na tasnia na kuahidi kuharakisha uvumbuzi.