Цахилгаан оптик модуляторуудын ирээдүй

-ийн ирээдүйцахилгаан оптик модуляторууд

Цахилгаан оптик модулятор нь орчин үеийн оптоэлектроник системд гол үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд гэрлийн шинж чанарыг зохицуулах замаар харилцаа холбооноос квант тооцоолол хүртэлх олон салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэхүү нийтлэлд цахилгаан оптик модулятор технологийн өнөөгийн байдал, хамгийн сүүлийн үеийн нээлт, ирээдүйн хөгжлийн талаар авч үзэх болно

Зураг 1: Төрөл бүрийн гүйцэтгэлийн харьцуулалтоптик модулятортехнологи, үүнд нимгэн хальсан литийн ниобат (TFLN), III-V цахилгаан шингээлтийн модулятор (EAM), цахиурт суурилсан болон полимер модуляторууд оруулах алдагдал, зурвасын өргөн, эрчим хүчний зарцуулалт, хэмжээ, үйлдвэрлэлийн хүчин чадал зэрэг.

Цахиурт суурилсан уламжлалт цахилгаан оптик модулятор ба тэдгээрийн хязгаарлалт

Цахиурт суурилсан фотоэлектрик гэрлийн модуляторууд нь олон жилийн турш оптик холбооны системийн үндэс суурь болсон. Плазмын тархалтын нөлөөнд үндэслэн ийм төхөөрөмж сүүлийн 25 жилийн хугацаанд гайхалтай ахиц дэвшил гаргаж, өгөгдөл дамжуулах хурдыг гурван шатлалаар нэмэгдүүлсэн. Цахиурт суурилсан орчин үеийн модуляторууд нь 4 түвшний импульсийн далайцын модуляцийг (PAM4) 224 Гб/с хүртэл, тэр ч байтугай PAM8 модуляцаар 300 Гб/с-ээс дээш хурдтай болгох боломжтой.

Гэсэн хэдий ч цахиурт суурилсан модуляторууд нь материалын шинж чанараас үүдэлтэй үндсэн хязгаарлалтуудтай тулгардаг. Оптик дамжуулагч нь 200+ Gbaud-аас дээш дамжуулах хурдыг шаарддаг бол эдгээр төхөөрөмжүүдийн зурвасын өргөн нь эрэлт хэрэгцээг хангахад хэцүү байдаг. Энэхүү хязгаарлалт нь цахиурын өвөрмөц шинж чанараас үүдэлтэй - хангалттай дамжуулалтыг хадгалахын зэрэгцээ гэрлийн хэт их алдагдлаас зайлсхийх тэнцвэр нь зайлшгүй солилцоог бий болгодог.

Шинээр гарч ирж буй модуляторын технологи, материал

Уламжлалт цахиурт суурилсан модуляторуудын хязгаарлалт нь өөр материал, интеграцийн технологиудыг судлахад түлхэц болсон. Нимгэн хальсан литийн ниобат нь шинэ үеийн модуляторуудын хамгийн ирээдүйтэй платформуудын нэг болжээ.Нимгэн хальсан литийн ниобат цахилгаан оптик модуляторзадгай литийн ниобатын маш сайн шинж чанарыг өвлөн авдаг, үүнд: өргөн тунгалаг цонх, том цахилгаан оптик коэффициент (r33 = 31 pm/V) шугаман эсийн Керр эффект нь олон долгионы урттай ажиллах боломжтой.

Нимгэн хальсан литийн ниобат технологийн сүүлийн үеийн дэвшил нь суваг бүрт 1.96 Тб/с өгөгдлийн хурдтай 260 Гбаудын хурдаар ажилладаг модулятор зэрэг гайхалтай үр дүнг өгсөн. Энэхүү платформ нь CMOS-тэй нийцтэй хөтөчийн хүчдэл, 100 GHz-ийн 3 дБ зурвасын өргөн гэх мэт өвөрмөц давуу талуудтай.

Шинээр гарч ирж буй технологийн хэрэглээ

Цахилгаан оптик модуляторуудын хөгжил нь олон салбарт шинээр гарч ирж буй хэрэглээтэй нягт холбоотой юм. Хиймэл оюун ухаан, дата төвийн чиглэлээр,өндөр хурдны модуляторууднь дараагийн үеийн харилцан холболтод чухал ач холбогдолтой бөгөөд AI тооцоолох програмууд нь 800G болон 1.6T залгагддаг дамжуулагчийн эрэлтийг нэмэгдүүлж байна. Модулятор технологийг мөн дараахь зүйлд ашигладаг: квант мэдээлэл боловсруулах нейроморф тооцоолол Давтамжийн модуляцлагдсан тасралтгүй долгион (FMCW) лидар богино долгионы фотон технологи

Ялангуяа нимгэн хальсан литийн ниобат цахилгаан оптик модуляторууд нь оптик тооцооллын хөдөлгүүрт хүч чадлыг харуулж, бага чадлын хурдтай модуляцаар хангадаг бөгөөд энэ нь машины сургалт болон хиймэл оюун ухааны хэрэглээг хурдасгадаг. Ийм модуляторууд нь бага температурт ажиллах боломжтой бөгөөд хэт дамжуулагч шугам дахь квант-сонгодог интерфэйсүүдэд тохиромжтой.

Дараагийн үеийн цахилгаан оптик модуляторуудыг хөгжүүлэх нь хэд хэдэн томоохон сорилтуудтай тулгардаг: Үйлдвэрлэлийн өртөг ба цар хүрээ: Нимгэн хальсан литийн ниобат модуляторууд одоогоор 150 мм хэмжээтэй вафель үйлдвэрлэхэд хязгаарлагдмал байгаа тул өртөг өндөр байна. Салбар нь хальсны жигд байдал, чанарыг хадгалахын зэрэгцээ валютын хэмжээг нэмэгдүүлэх шаардлагатай байна. Интеграци ба хамтын дизайн: амжилттай хөгжүүлэлтөндөр хүчин чадалтай модуляторуудОптоэлектроник болон электрон чип зохион бүтээгчид, EDA нийлүүлэгчид, усан оргилуурууд, сав баглаа боодлын мэргэжилтнүүдийн хамтын ажиллагааг хамарсан иж бүрэн дизайн хийх чадварыг шаарддаг. Үйлдвэрлэлийн нарийн төвөгтэй байдал: Цахиурт суурилсан оптоэлектроникийн үйл явц нь дэвшилтэт CMOS электроникоос бага төвөгтэй боловч тогтвортой гүйцэтгэл, ургацад хүрэхийн тулд ихээхэн туршлага, үйлдвэрлэлийн процессыг оновчтой болгох шаардлагатай.

Хиймэл оюун ухааны өсөлт, геополитикийн хүчин зүйлсийн нөлөөгөөр энэ салбарт дэлхийн улс орнуудын засгийн газар, аж үйлдвэр, хувийн хэвшлийн хөрөнгө оруулалт нэмэгдэж, эрдэм шинжилгээний болон аж үйлдвэр хоорондын хамтын ажиллагааны шинэ боломжуудыг бий болгож, инновацийг хурдасгах амлалт өгч байна.