Литийн танталат (LTOI) өндөр хурдтайэлектро-оптик модулятор
5G болон хиймэл оюун ухаан (AI) зэрэг шинэ технологиудыг өргөнөөр нэвтрүүлснээр дэлхийн өгөгдлийн урсгал өссөөр байгаа бөгөөд энэ нь оптик сүлжээний бүх түвшний дамжуулагч төхөөрөмжүүдэд томоохон сорилт учруулж байна. Тодруулбал, дараагийн үеийн электро-оптик модуляторын технологи нь эрчим хүчний хэрэглээ болон зардлыг бууруулж, нэг сувагт өгөгдөл дамжуулах хурдыг 200 Гбит/с хүртэл мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхийг шаарддаг. Сүүлийн хэдэн жилд цахиурын фотоникийн технологийг оптик дамжуулагчийн зах зээлд өргөн ашиглаж байгаа бөгөөд энэ нь голчлон цахиурын фотоникийг боловсорсон CMOS процессыг ашиглан олноор үйлдвэрлэх боломжтойтой холбоотой юм. Гэсэн хэдий ч тээвэрлэгчийн тархалтад тулгуурладаг SOI электро-оптик модуляторууд нь зурвасын өргөн, эрчим хүчний хэрэглээ, чөлөөт тээвэрлэгчийн шингээлт болон модуляцийн шугаман бус байдалд ихээхэн бэрхшээлтэй тулгардаг. Салбарын бусад технологийн чиглэлд InP, нимгэн хальсан литийн ниобат LNOI, электро-оптик полимер болон бусад олон платформтой олон төрлийн интеграцийн шийдлүүд орно. LNOI нь хэт өндөр хурдтай, бага чадлын модуляцид хамгийн сайн гүйцэтгэлийг бий болгож чадах шийдэл гэж үздэг боловч одоогоор олноор үйлдвэрлэх үйл явц болон өртгийн хувьд зарим бэрхшээлтэй тулгарч байна. Саяхан тус баг маш сайн фотоэлектрик шинж чанартай, томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлтэй нимгэн хальсан литийн танталат (LTOI) нэгдсэн фотоник платформыг нэвтрүүлсэн бөгөөд энэ нь олон хэрэглээнд литийн ниобатад болон цахиурын оптик платформуудын гүйцэтгэлтэй тэнцэх эсвэл бүр давж гарах төлөвтэй байна. Гэсэн хэдий ч өнөөг хүртэл гол төхөөрөмж ньоптик холбоо, хэт өндөр хурдтай электро-оптик модуляторыг LTOI-д баталгаажуулаагүй байна.
Энэхүү судалгаанд судлаачид анх LTOI электро-оптик модуляторыг зохион бүтээсэн бөгөөд түүний бүтцийг Зураг 1-д үзүүлэв. Тусгаарлагч дээрх литийн танталатын давхарга бүрийн бүтцийг болон богино долгионы электродын параметрүүдийг зохион бүтээснээр богино долгионы болон гэрлийн долгионы тархалтын хурдыг тохируулсан.электро-оптик модуляторхэрэгжиж байна. Богино долгионы электродын алдагдлыг бууруулах тал дээр энэхүү бүтээлийн судлаачид анх удаа мөнгийг илүү сайн цахилгаан дамжуулах чадвартай электродын материал болгон ашиглахыг санал болгосон бөгөөд мөнгөн электрод нь өргөн хэрэглэгддэг алтан электродтой харьцуулахад богино долгионы алдагдлыг 82% хүртэл бууруулдаг болохыг харуулсан.
ЗУРАГ 1 LTOI электро-оптик модуляторын бүтэц, фазын тохируулгын загвар, богино долгионы электродын алдагдлын туршилт.
Зураг 2-т LTOI электро-оптик модуляторын туршилтын аппарат болон үр дүнг харуулав.эрчимжүүлсэнОптик холбооны системд шууд илрүүлэлт (IMDD). Туршилтууд нь LTOI электро-оптик модулятор нь PAM8 дохиог 176 GBd дохионы хурдаар дамжуулж, 25% SD-FEC босгоос доогуур 3.8×10⁻² хэмжсэн BER дамжуулж чаддаг болохыг харуулж байна. 200 GBd PAM4 болон 208 GBd PAM2-ийн хувьд BER нь 15% SD-FEC болон 7% HD-FEC босгоос мэдэгдэхүйц бага байсан. Зураг 3-т үзүүлсэн нүдний болон гистограммын туршилтын үр дүнгээс харахад LTOI электро-оптик модуляторыг өндөр шугаман байдал, бага битийн алдааны түвшинтэй өндөр хурдны холбооны системд ашиглаж болохыг харуулж байна.
ЗУРАГ 2. LTOI электро-оптик модуляторыг ашиглан хийсэн туршилтЭрчимтийг модуляцласанОптик холбооны систем дэх шууд илрүүлэлт (IMDD) (a) туршилтын төхөөрөмж; (b) PAM8 (улаан), PAM4 (ногоон) болон PAM2 (цэнхэр) дохионуудын хэмжсэн битийн алдааны түвшин (BER) нь дохионы хурдны функц; (c) SD-FEC хязгаараас 25%-иас доош битийн алдааны хурдтай хэмжилтийн хувьд гаргаж авсан ашиглах боломжтой мэдээллийн хурд (AIR, тасархай шугам) болон холбогдох цэвэр өгөгдлийн хурд (NDR, хатуу шугам); (d) PAM2, PAM4, PAM8 модуляцийн доорх нүдний зураглал болон статистик гистограмм.
Энэхүү бүтээл нь 110 GHz-ийн 3 дБ зурвасын өргөнтэй анхны өндөр хурдны LTOI электро-оптик модуляторыг харуулж байна. Эрчимт модуляцийн шууд илрүүлэлтийн IMDD дамжуулах туршилтад уг төхөөрөмж нь 405 Гбит/с хурдтай нэг зөөгч цэвэр өгөгдлийн хурдыг олж авсан бөгөөд энэ нь LNOI болон плазмын модулятор зэрэг одоо байгаа электро-оптик платформуудын хамгийн сайн гүйцэтгэлтэй харьцуулах боломжтой юм. Ирээдүйд илүү нарийн төвөгтэйIQ модуляторзагвар эсвэл илүү дэвшилтэт дохионы алдааг засах техник, эсвэл кварцын суурь гэх мэт богино долгионы алдагдлын доод түвшинг ашиглан литийн танталатын төхөөрөмжүүд нь 2 Тбит/с буюу түүнээс дээш холбооны хурдад хүрнэ гэж найдаж байна. LTOI-ийн өвөрмөц давуу талууд, тухайлбал хоёр хугарлын доод түвшин болон бусад RF шүүлтүүрийн зах зээлд өргөн хэрэглэгддэгээс шалтгаалан масштабын нөлөө зэрэг нь литийн танталатын фотоникийн технологи нь дараагийн үеийн өндөр хурдны оптик холбооны сүлжээ болон богино долгионы фотоникийн системд хямд өртөгтэй, бага эрчим хүч шаарддаг, хэт өндөр хурдны шийдлүүдийг бий болгоно.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 12-р сарын 11