Budućnost elektro optičkih modulatora

BudućnostElektro optički modulatori

Elektro optički modulatori igraju središnju ulogu u modernim optoelektronskim sustavima, igrajući važnu ulogu u mnogim poljima iz komunikacije do kvantnog računanja reguliranjem svojstava svjetlosti. Ovaj rad govori o trenutnom statusu, najnovijim proboj i budućim razvojem tehnologije elektro optičkog modulatora

Slika 1: Upoređivanje performansi različitihOptički modulatorTehnologije, uključujući tanki film litijum niobate (TFLN), III-V modulatori za apliciranje (EAM), silicijum i polimerni modulatori u pogledu gubitka umetanja, propusnosti, potrošnje energije, veličine i proizvodnog kapaciteta.

Tradicionalni elektronski modulatori na bazi silikona i njihova ograničenja

Fotoelektrični modulatori na bazi silikona bili su osnova optičkih komunikacijskih sustava već dugi niz godina. Na osnovu efekta disperzije plazme, takvi su uređaji dali izvanredan napredak u posljednjih 25 godina, povećavajući stope prijenosa podataka za tri reda veličine. Moderni silikonski modulatori mogu postići 4-razinu impulsnu modulaciju (PAM4) do 224 GB / s, a čak više od 300 GB / s sa PAM8 modulacijom.

Međutim, modulatori na bazi silikona suočavaju se sa osnovnim ograničenjima koja proizlaze iz svojstava materijala. Kada optički primopredaci zahtijevaju stope prijenosa više od 200+ gbauda, ​​propusnost ovih uređaja je teško ispuniti potražnju. Ovo ograničenje proizlazi iz inherentnih svojstava silikona - ravnoteže izbjegavanja pretjeranog gubitka svjetlosti uz održavanje dovoljne provodljivosti stvara neizbježne kompromise.

Tehnologija i materijali za nastajanje modulatora

Ograničenja tradicionalnih modulatora sa sjedištem silicijuma pokrenula su istraživanje u alternativnim materijalima i integracijskim tehnologijama. Tanki film litijum niobate postao je jedna od najperspektivnijih platformi za novu generaciju modulatora.Tanki film Litijum Niobate Elektro-optički modulatorinasljeđuju odlične karakteristike rasutih litijum niobate, uključujući: široki prozirni prozor, veliki elektrooptički koeficijent (R33 = 31:00 / v) Linearne ćelije Kerrs efekt može raditi u rasponu od više talasnih dužina

Nedavni napredak u tankim filmu Litijum Niobate tehnologija dala je izvanredne rezultate, uključujući modulator koji radi na 260 GBAUDA sa stopama podataka od 1,96 TB / s po kanalu. Platforma ima jedinstvene prednosti kao što su CMOS kompatibilni napon i 3-db propusnost 100 GHz.

Primjena u nastajanju tehnologije

Razvoj elektro optičkih modulatora usko je povezan sa pojavljivanjem aplikacija u mnogim poljima. U oblasti umjetnih inteligencija i podataka podataka,Modulatori velike brzineVažni su za sljedeću generaciju međusobnih veza, a AI računarske aplikacije pokreću potražnju za primopredaci za 800g i 1.6T. Tehnologija modulatora se takođe primenjuje na: Kvantna obrada informacija neuromorfna računarska frekvencija modulirani kontinuirani talas (FMCW) LIDAR mikrovalna fotonska tehnologija

Konkretno, tanki film Litijum Niobate Electro-optički modulatori pokazuju snagu u optičkim računarskim motorima za obradu, pružajući brzu modulaciju s malim napajanjem koja ubrzava aplikacije za učenje mašina i umjetnoj obali. Takvi modulatori mogu raditi i na niskim temperaturama i pogodni su za kvantna klasična sučelja u superprovodnim linijama.

Razvoj elektro optičkih modulatora za elektro optički modulatori suočen je s nekoliko glavnih izazova: proizvodni trošak i razmjera: tanki filmovi litijum-niobate modulatori trenutno su ograničeni na 80 mm proizvodnje reflektora, što rezultira većim troškovima. Industrija treba proširiti veličinu rezanja uz održavanje filmske uniforme i kvalitete. Integracija i ko-dizajn: uspješan razvojModulatori visokih performansiZahtijeva sveobuhvatne mogućnosti za dizajn, uključujući saradnju optoelektronike i elektroničkih dizajnera čipa, dobavljača EDA, fauntara i stručnjaka za pakiranje. Proizvodna složenost: Iako su optoelektronički procesi sa silikonom manje kompleksni od naprednih CMOS elektronike, postizanje stabilnih performansi i prinosa zahtijeva značajnu stručnost i optimizaciju procesa proizvodnje.

Posvećen AI BOOM i geopolitičkim faktorima, polje prima povećana ulaganja vlada, industrije i privatnog sektora širom svijeta, stvarajući nove mogućnosti za suradnju između akademije i industrije i obećavajuće da će ubrzati inovacije.