लिथियम टेन्टालेट (LTOI) उच्च गतिइलेक्ट्रो-ओप्टिक मोड्युलेटर
5G र आर्टिफिसियल इन्टेलिजेन्स (AI) जस्ता नयाँ प्रविधिहरूको व्यापक प्रयोगद्वारा संचालित ग्लोबल डाटा ट्राफिक बढ्दै गइरहेको छ, जसले अप्टिकल नेटवर्कका सबै स्तरहरूमा ट्रान्ससिभरहरूका लागि महत्त्वपूर्ण चुनौतीहरू खडा गर्दछ। विशेष रूपमा, अर्को पुस्ताको इलेक्ट्रो-ओप्टिक मोड्युलेटर टेक्नोलोजीले ऊर्जा खपत र लागत घटाउँदा एकल च्यानलमा 200 Gbps मा डाटा ट्रान्सफर दरहरूमा उल्लेखनीय वृद्धि आवश्यक छ। विगत केही वर्षहरूमा, सिलिकन फोटोनिक्स टेक्नोलोजी व्यापक रूपमा अप्टिकल ट्रान्सीभर बजारमा प्रयोग भएको छ, मुख्यतया सिलिकन फोटोनिक्स परिपक्व CMOS प्रक्रिया प्रयोग गरेर ठूलो मात्रामा उत्पादन गर्न सकिन्छ भन्ने तथ्यको कारणले। जे होस्, SOI इलेक्ट्रो-ओप्टिक मोड्युलेटरहरू जो वाहक फैलावटमा निर्भर हुन्छन् ब्यान्डविथ, पावर खपत, नि: शुल्क क्यारियर अवशोषण र मोडुलेशन ननलाइनरिटीमा ठूलो चुनौतीहरू सामना गर्छन्। उद्योगमा अन्य प्रविधि मार्गहरूमा InP, पातलो फिल्म लिथियम निओबेट LNOI, इलेक्ट्रो-अप्टिकल पोलिमर, र अन्य बहु-प्लेटफर्म विषम एकीकरण समाधानहरू समावेश छन्। एलएनओआईलाई अति-उच्च गति र कम पावर मोड्युलेसनमा उत्कृष्ट प्रदर्शन प्राप्त गर्न सक्ने समाधान मानिन्छ, तथापि, यो हाल ठूलो उत्पादन प्रक्रिया र लागतको सन्दर्भमा केही चुनौतीहरू छन्। भर्खरै, टोलीले उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक गुणहरू र ठूला-ठूला उत्पादनहरूको साथ पातलो फिल्म लिथियम टेन्टालेट (LTOI) एकीकृत फोटोनिक प्लेटफर्म सुरू गर्यो, जुन धेरै अनुप्रयोगहरूमा लिथियम निओबेट र सिलिकन अप्टिकल प्लेटफर्महरूको प्रदर्शनसँग मेल खाने वा बढी हुने अपेक्षा गरिएको छ। यद्यपि, अहिले सम्म, को कोर उपकरणअप्टिकल संचार, अल्ट्रा-उच्च गति इलेक्ट्रो-ओप्टिक मोड्युलेटर, LTOI मा प्रमाणित गरिएको छैन।
यस अध्ययनमा, अन्वेषकहरूले पहिलो पटक LTOI इलेक्ट्रो-ओप्टिक मोड्युलेटर डिजाइन गरे, जसको संरचना चित्र 1 मा देखाइएको छ। इन्सुलेटरमा लिथियम टेन्टालेटको प्रत्येक तहको संरचनाको डिजाइन र माइक्रोवेभ इलेक्ट्रोडको प्यारामिटरहरू, प्रसार। माइक्रोवेभ र प्रकाश तरंग को गति मिलानइलेक्ट्रो-अप्टिकल मोड्युलेटरमहसुस हुन्छ। माइक्रोवेभ इलेक्ट्रोडको नोक्सान कम गर्ने सन्दर्भमा, यस काममा अनुसन्धानकर्ताहरूले पहिलो पटक चाँदीलाई इलेक्ट्रोड सामग्रीको रूपमा राम्रो चालकताको रूपमा प्रयोग गर्ने प्रस्ताव राखेका थिए, र चाँदीको इलेक्ट्रोडले माइक्रोवेभको नोक्सानलाई 82% मा कम गरेको देखाइएको थियो। व्यापक रूपमा प्रयोग सुन इलेक्ट्रोड।
अंजीर। 1 LTOI इलेक्ट्रो-ओप्टिक मोड्युलेटर संरचना, चरण मिलान डिजाइन, माइक्रोवेव इलेक्ट्रोड हानि परीक्षण।
अंजीर। 2 ले प्रयोगात्मक उपकरण र LTOI इलेक्ट्रो-ओप्टिक मोड्युलेटरको परिणामहरू देखाउँछतीव्रता परिमार्जितअप्टिकल संचार प्रणालीमा प्रत्यक्ष पत्ता लगाउने (IMDD)। प्रयोगहरूले देखाउँदछ कि LTOI इलेक्ट्रो-ओप्टिक मोड्युलेटरले 25% SD-FEC थ्रेसहोल्ड भन्दा तल 3.8 × 10⁻² को मापन गरिएको BER संग 176 GBd को साइन दरमा PAM8 संकेतहरू प्रसारण गर्न सक्छ। दुबै 200 GBd PAM4 र 208 GBd PAM2 को लागि, BER 15% SD-FEC र 7% HD-FEC को थ्रेसहोल्ड भन्दा धेरै कम थियो। चित्र 3 मा आँखा र हिस्टोग्राम परीक्षण परिणामहरूले नेत्रहीन रूपमा प्रदर्शन गर्दछ कि LTOI इलेक्ट्रो-ओप्टिक मोड्युलेटर उच्च रेखीयता र कम बिट त्रुटि दरको साथ उच्च-गति संचार प्रणालीहरूमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।
अंजीर। 2 को लागी LTOI इलेक्ट्रो-ओप्टिक मोड्युलेटर प्रयोग गरी प्रयोग गर्नुहोस्तीव्रता परिमार्जितअप्टिकल कम्युनिकेसन प्रणालीमा प्रत्यक्ष पत्ता लगाउने (IMDD) (a) प्रयोगात्मक उपकरण; (b) PAM8 (रातो), PAM4 (हरियो) र PAM2 (नीलो) संकेतहरूको मापन गरिएको बिट त्रुटि दर (BER) चिन्ह दरको कार्यको रूपमा; (c) 25% SD-FEC सीमा भन्दा कम बिट-त्रुटि दर मानहरूसँग मापनका लागि प्रयोगयोग्य जानकारी दर (AIR, ड्यास लाइन) र सम्बन्धित नेट डाटा दर (NDR, ठोस रेखा) निकालिएको; (d) PAM2, PAM4, PAM8 मोडुलेशन अन्तर्गत आँखा नक्सा र सांख्यिकीय हिस्टोग्राम।
यस कार्यले 110 GHz को 3 dB ब्यान्डविथको साथ पहिलो उच्च-गति LTOI इलेक्ट्रो-ओप्टिक मोड्युलेटर प्रदर्शन गर्दछ। तीव्रता मोड्युलेसन प्रत्यक्ष पत्ता लगाउने IMDD प्रसारण प्रयोगहरूमा, उपकरणले 405 Gbit/s को एकल क्यारियर नेट डाटा दर प्राप्त गर्दछ, जुन LNOI र प्लाज्मा मोड्युलेटरहरू जस्ता अवस्थित इलेक्ट्रो-अप्टिकल प्लेटफर्महरूको उत्कृष्ट प्रदर्शनसँग तुलना गर्न सकिन्छ। भविष्यमा, थप जटिल प्रयोगIQ मोड्युलेटरडिजाइन वा थप उन्नत सिग्नल त्रुटि सुधार प्रविधिहरू, वा तल्लो माइक्रोवेभ नोक्सान सब्सट्रेटहरू जस्तै क्वार्ट्ज सब्सट्रेटहरू प्रयोग गर्दा, लिथियम टेन्टालेट यन्त्रहरूले 2 Tbit/s वा माथिको सञ्चार दरहरू प्राप्त गर्ने अपेक्षा गरिन्छ। LTOI को विशेष फाइदाहरू जस्तै निम्न birefringence र अन्य RF फिल्टर बजारहरूमा यसको व्यापक अनुप्रयोगको कारण स्केल प्रभावको साथ संयुक्त, लिथियम ट्यान्टलेट फोटोनिक्स टेक्नोलोजीले अर्को पुस्ता उच्चको लागि कम लागत, कम-शक्ति र अल्ट्रा-उच्च-गति समाधानहरू प्रदान गर्नेछ। -स्पीड अप्टिकल संचार नेटवर्क र माइक्रोवेभ फोटोनिक्स प्रणाली।
पोस्ट समय: डिसेम्बर-11-2024