Ирээдүйэлектро оптик модуляторууд
Электро оптик модуляторууд нь орчин үеийн оптоэлектроник системд гол үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд гэрлийн шинж чанарыг зохицуулах замаар харилцаа холбооноос эхлээд квант тооцоолол хүртэл олон салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэхүү өгүүлэлд электро оптик модуляторын технологийн өнөөгийн байдал, хамгийн сүүлийн үеийн нээлт, ирээдүйн хөгжлийн талаар авч үзнэ.
Зураг 1: Өөр өөр гүйцэтгэлийн харьцуулалтоптик модулятороруулах алдагдал, зурвасын өргөн, цахилгаан зарцуулалт, хэмжээ, үйлдвэрлэлийн хүчин чадлын хувьд нимгэн хальсан литийн ниобата (TFLN), III-V цахилгаан шингээлтийн модулятор (EAM), цахиур дээр суурилсан болон полимер модулятор зэрэг технологиуд.
Уламжлалт цахиур дээр суурилсан электро оптик модуляторууд ба тэдгээрийн хязгаарлалтууд
Цахиур дээр суурилсан фотоэлектрик гэрлийн модуляторууд нь олон жилийн турш оптик холбооны системийн үндэс суурь болсоор ирсэн. Плазмын тархалтын эффект дээр үндэслэн ийм төхөөрөмжүүд сүүлийн 25 жилийн хугацаанд гайхалтай ахиц дэвшил гаргаж, өгөгдөл дамжуулах хурдыг гурван дахин нэмэгдүүлсэн. Орчин үеийн цахиур дээр суурилсан модуляторууд нь 224 Гб/с хүртэлх 4 түвшний импульсийн далайцын модуляцийг (PAM4), тэр ч байтугай PAM8 модуляцийг ашиглан 300 Гб/с-ээс дээш хурдыг бий болгож чаддаг.
Гэсэн хэдий ч цахиур дээр суурилсан модуляторууд нь материалын шинж чанараас үүдэлтэй үндсэн хязгаарлалттай тулгардаг. Оптик дамжуулагч нь 200+ Гбауд-аас дээш бод хурд шаарддаг үед эдгээр төхөөрөмжийн зурвасын өргөн нь эрэлтийг хангахад хэцүү байдаг. Энэхүү хязгаарлалт нь цахиурын төрөлхийн шинж чанараас үүдэлтэй бөгөөд хангалттай дамжуулах чадварыг хадгалахын зэрэгцээ хэт их гэрлийн алдагдалаас зайлсхийх тэнцвэр нь зайлшгүй буулт хийх боломжийг олгодог.
Шинээр гарч ирж буй модуляторын технологи ба материалууд
Уламжлалт цахиур дээр суурилсан модуляторуудын хязгаарлалт нь өөр материал болон интеграцийн технологийн судалгааг түлхэц болсон. Нимгэн хальсан литийн ниобата нь шинэ үеийн модуляторуудын хамгийн ирээдүйтэй платформуудын нэг болсон.Нимгэн хальсан литийн ниобат электро-оптик модуляторуудлитийн ниобатын маш сайн шинж чанаруудыг өвлөн авдаг бөгөөд үүнд: өргөн тунгалаг цонх, том электро-оптик коэффициент (r33 = 31 pm/V), шугаман эсийн Керр эффект нь олон долгионы уртад ажиллах боломжтой.
Нимгэн хальсан литийн ниобатын технологийн сүүлийн үеийн дэвшил нь гайхалтай үр дүнд хүргэсэн бөгөөд үүнд суваг тус бүрт 1.96 Тб/с өгөгдөл дамжуулах хурдтай 260 Гбауд хурдтай ажилладаг модулятор багтаж байна. Энэхүү платформ нь CMOS-тэй нийцтэй хөтчийн хүчдэл болон 100 GHz-ийн 3 дБ зурвасын өргөн зэрэг өвөрмөц давуу талуудтай.
Шинээр гарч ирж буй технологийн хэрэглээ
Электро оптик модуляторын хөгжил нь олон салбарт шинээр гарч ирж буй хэрэглээтэй нягт холбоотой юм. Хиймэл оюун ухаан болон өгөгдлийн төвийн салбарт,өндөр хурдны модуляторууддараагийн үеийн холболтуудад чухал ач холбогдолтой бөгөөд хиймэл оюун ухааны тооцооллын програмууд нь 800G болон 1.6T залгагдаж болох дамжуулагчийн эрэлтийг нэмэгдүүлж байна. Модулятор технологийг мөн дараах зүйлсэд ашигладаг: квант мэдээлэл боловсруулах нейроморф тооцоолол Давтамжийн модуляцлагдсан тасралтгүй долгион (FMCW) лидар богино долгионы фотон технологи
Ялангуяа нимгэн хальсан литийн ниобатын электро-оптик модуляторууд нь оптик тооцооллын боловсруулалтын хөдөлгүүрт бат бөх чанарыг харуулдаг бөгөөд машин сургалт болон хиймэл оюун ухааны хэрэглээг хурдасгадаг хурдан бага чадлын модуляцийг бий болгодог. Ийм модуляторууд нь мөн бага температурт ажиллах боломжтой бөгөөд хэт дамжуулагч шугам дахь квант-сонгодог интерфэйсүүдэд тохиромжтой.
Дараагийн үеийн электро оптик модуляторуудыг хөгжүүлэх нь хэд хэдэн томоохон бэрхшээлтэй тулгарч байна: Үйлдвэрлэлийн өртөг ба цар хүрээ: нимгэн хальсан литийн ниобат модуляторууд одоогоор 150 мм-ийн вафли үйлдвэрлэхээр хязгаарлагдаж байгаа нь өртөг өндөр байгааг харуулж байна. Салбар нь хальсны жигд байдал, чанарыг хадгалахын зэрэгцээ вафлины хэмжээг өргөжүүлэх шаардлагатай байна. Интеграци ба хамтран зохион бүтээх: Амжилттай хөгжилөндөр хүчин чадалтай модуляторуудоптоэлектроник болон электрон чип дизайнерууд, EDA нийлүүлэгчид, эх үүсвэрүүд болон сав баглаа боодлын мэргэжилтнүүдийн хамтын ажиллагааг хамарсан цогц хамтарсан дизайны чадавхийг шаарддаг. Үйлдвэрлэлийн нарийн төвөгтэй байдал: Цахиур дээр суурилсан оптоэлектроникийн процессууд нь дэвшилтэт CMOS электроникоос бага төвөгтэй боловч тогтвортой гүйцэтгэл, гарцыг бий болгохын тулд ихээхэн туршлага, үйлдвэрлэлийн процессыг оновчтой болгох шаардлагатай.
Хиймэл оюун ухааны өсөлт болон геополитикийн хүчин зүйлсийн нөлөөгөөр энэ салбар дэлхий даяарх засгийн газар, аж үйлдвэр, хувийн хэвшлээс хөрөнгө оруулалтыг нэмэгдүүлж байгаа нь эрдэм шинжилгээний болон аж үйлдвэрийн хоорондын хамтын ажиллагааны шинэ боломжийг бий болгож, инновацийг хурдасгах амлалт өгч байна.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 12-р сарын 30