को भविष्यइलेक्ट्रो अप्टिकल मोड्युलेटरहरू
इलेक्ट्रो अप्टिक मोड्युलेटरहरूले आधुनिक अप्टोइलेक्ट्रोनिक प्रणालीहरूमा केन्द्रीय भूमिका खेल्छन्, प्रकाशको गुणहरू नियमन गरेर सञ्चारदेखि क्वान्टम कम्प्युटिङसम्म धेरै क्षेत्रहरूमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्। यस पत्रले इलेक्ट्रो अप्टिक मोड्युलेटर प्रविधिको वर्तमान स्थिति, पछिल्लो सफलता र भविष्यको विकासको बारेमा छलफल गर्दछ।
चित्र १: विभिन्नअप्टिकल मोड्युलेटरसम्मिलन घाटा, ब्यान्डविथ, बिजुली खपत, आकार, र उत्पादन क्षमताको सन्दर्भमा पातलो फिल्म लिथियम निओबेट (TFLN), III-V विद्युतीय अवशोषण मोड्युलेटर (EAM), सिलिकन-आधारित र पोलिमर मोड्युलेटरहरू सहित प्रविधिहरू।
परम्परागत सिलिकन-आधारित इलेक्ट्रो अप्टिक मोड्युलेटरहरू र तिनीहरूका सीमितताहरू
सिलिकन-आधारित फोटोइलेक्ट्रिक लाइट मोड्युलेटरहरू धेरै वर्षदेखि अप्टिकल सञ्चार प्रणालीहरूको आधार रहेका छन्। प्लाज्मा फैलावट प्रभावको आधारमा, त्यस्ता उपकरणहरूले विगत २५ वर्षमा उल्लेखनीय प्रगति गरेका छन्, डेटा स्थानान्तरण दरहरू परिमाणको तीन अर्डरले बढाएका छन्। आधुनिक सिलिकन-आधारित मोड्युलेटरहरूले २२४ Gb/s सम्मको ४-स्तरको पल्स एम्प्लिट्यूड मोड्युलेसन (PAM4) र PAM8 मोड्युलेसनको साथ ३०० Gb/s भन्दा बढी प्राप्त गर्न सक्छन्।
यद्यपि, सिलिकन-आधारित मोड्युलेटरहरूले भौतिक गुणहरूबाट उत्पन्न हुने आधारभूत सीमितताहरूको सामना गर्छन्। जब अप्टिकल ट्रान्ससिभरहरूलाई २००+ Gbaud भन्दा बढीको बाउड दरहरू चाहिन्छ, यी उपकरणहरूको ब्यान्डविथले माग पूरा गर्न गाह्रो हुन्छ। यो सीमा सिलिकनको अन्तर्निहित गुणहरूबाट उत्पन्न हुन्छ - पर्याप्त चालकता कायम राख्दै अत्यधिक प्रकाश हानिबाट बच्ने सन्तुलनले अपरिहार्य व्यापार सिर्जना गर्दछ।
उदीयमान मोड्युलेटर प्रविधि र सामग्रीहरू
परम्परागत सिलिकन-आधारित मोड्युलेटरहरूको सीमितताले वैकल्पिक सामग्री र एकीकरण प्रविधिहरूमा अनुसन्धानलाई प्रेरित गरेको छ। थिन फिल्म लिथियम निओबेट मोड्युलेटरहरूको नयाँ पुस्ताको लागि सबैभन्दा आशाजनक प्लेटफर्महरू मध्ये एक भएको छ।पातलो फिल्म लिथियम निओबेट इलेक्ट्रो-अप्टिक मोड्युलेटरहरूबल्क लिथियम नियोबेटको उत्कृष्ट विशेषताहरू प्राप्त गर्नुहोस्, जसमा समावेश छन्: चौडा पारदर्शी झ्याल, ठूलो इलेक्ट्रो-अप्टिक गुणांक (r33 = 31 pm/V) रेखीय सेल केर्स प्रभावले धेरै तरंगदैर्ध्य दायराहरूमा काम गर्न सक्छ।
पातलो फिल्म लिथियम नियोबेट प्रविधिमा हालै भएका प्रगतिहरूले उल्लेखनीय नतिजाहरू ल्याएको छ, जसमा प्रति च्यानल १.९६ Tb/s को डेटा दरको साथ २६० Gbaud मा सञ्चालन हुने मोड्युलेटर समावेश छ। प्लेटफर्ममा CMOS-कम्प्याटिबल ड्राइभ भोल्टेज र १०० GHz को ३-dB ब्यान्डविथ जस्ता अद्वितीय फाइदाहरू छन्।
उदीयमान प्रविधि अनुप्रयोग
इलेक्ट्रो अप्टिक मोड्युलेटरहरूको विकास धेरै क्षेत्रहरूमा उदीयमान अनुप्रयोगहरूसँग नजिकबाट सम्बन्धित छ। कृत्रिम बुद्धिमत्ता र डेटा केन्द्रहरूको क्षेत्रमा,उच्च गति मोड्युलेटरहरूअर्को पुस्ताको अन्तरसम्बन्धका लागि महत्त्वपूर्ण छन्, र AI कम्प्युटिङ अनुप्रयोगहरूले 800G र 1.6T प्लगेबल ट्रान्सीभरहरूको मागलाई बढावा दिइरहेका छन्। मोड्युलेटर प्रविधि पनि निम्नमा लागू गरिन्छ: क्वान्टम सूचना प्रशोधन न्यूरोमोर्फिक कम्प्युटिङ फ्रिक्वेन्सी मोड्युलेटेड कन्टिन्युअस वेभ (FMCW) लिडर माइक्रोवेभ फोटोन प्रविधि
विशेष गरी, पातलो फिल्म लिथियम नियोबेट इलेक्ट्रो-अप्टिक मोड्युलेटरहरूले अप्टिकल कम्प्युटेसनल प्रशोधन इन्जिनहरूमा शक्ति देखाउँछन्, जसले मेसिन लर्निङ र आर्टिफिसियल इन्टेलिजेन्स अनुप्रयोगहरूलाई गति दिने द्रुत कम-शक्ति मोड्युलेसन प्रदान गर्दछ। यस्ता मोड्युलेटरहरू कम तापक्रममा पनि सञ्चालन गर्न सक्छन् र सुपरकन्डक्टिङ लाइनहरूमा क्वान्टम-शास्त्रीय इन्टरफेसहरूको लागि उपयुक्त छन्।
अर्को पुस्ताको इलेक्ट्रो अप्टिक मोड्युलेटरहरूको विकासले धेरै प्रमुख चुनौतीहरूको सामना गर्दछ: उत्पादन लागत र स्केल: पातलो-फिल्म लिथियम नियोबेट मोड्युलेटरहरू हाल १५० मिमी वेफर उत्पादनमा सीमित छन्, जसले गर्दा लागत बढी हुन्छ। उद्योगले फिल्म एकरूपता र गुणस्तर कायम राख्दै वेफर आकार विस्तार गर्न आवश्यक छ। एकीकरण र सह-डिजाइन: को सफल विकासउच्च-प्रदर्शन मोड्युलेटरहरूअप्टोइलेक्ट्रोनिक्स र इलेक्ट्रोनिक चिप डिजाइनरहरू, EDA आपूर्तिकर्ताहरू, फाउन्टहरू, र प्याकेजिङ विशेषज्ञहरूको सहकार्य समावेश गरी व्यापक सह-डिजाइन क्षमताहरू आवश्यक पर्दछ। उत्पादन जटिलता: सिलिकन-आधारित अप्टोइलेक्ट्रोनिक्स प्रक्रियाहरू उन्नत CMOS इलेक्ट्रोनिक्स भन्दा कम जटिल भए तापनि, स्थिर प्रदर्शन र उपज प्राप्त गर्न महत्त्वपूर्ण विशेषज्ञता र उत्पादन प्रक्रिया अनुकूलन आवश्यक पर्दछ।
एआई बूम र भूराजनीतिक कारकहरूद्वारा संचालित, यस क्षेत्रमा विश्वभरका सरकारहरू, उद्योग र निजी क्षेत्रबाट बढ्दो लगानी प्राप्त भइरहेको छ, जसले गर्दा शिक्षा र उद्योग बीच सहकार्यका लागि नयाँ अवसरहरू सिर्जना भइरहेको छ र नवप्रवर्तनलाई गति दिने वाचा गरिएको छ।
पोस्ट समय: डिसेम्बर-३०-२०२४