Lithiumtantalaat (LTOI) hege snelheidelektro-optyske modulator
Wrâldwide gegevensferkear bliuwt groeie, oandreaun troch de wiidfersprate oannimmen fan nije technologyen lykas 5G en keunstmjittige yntelliginsje (KI), wat wichtige útdagings foarmet foar transceivers op alle nivo's fan optyske netwurken. Spesifyk fereasket de folgjende generaasje elektro-optyske modulatortechnology in wichtige ferheging fan gegevensoerdrachtsnelheden nei 200 Gbps yn ien kanaal, wylst it enerzjyferbrûk en de kosten wurde fermindere. Yn 'e ôfrûne jierren is silisiumfotonika-technology in soad brûkt yn' e optyske transceivermerk, benammen troch it feit dat silisiumfotonika massaal produsearre wurde kin mei it folwoeksen CMOS-proses. SOI-elektro-optyske modulators dy't fertrouwe op draachladerfersprieding steane lykwols foar grutte útdagings op it mêd fan bânbreedte, enerzjyferbrûk, frije draachladerabsorpsje en modulaasje-nonlineariteit. Oare technologyrûtes yn 'e yndustry omfetsje InP, tinne film lithium niobaat LNOI, elektro-optyske polymers en oare multi-platfoarm heterogene yntegraasje-oplossingen. LNOI wurdt beskôge as de oplossing dy't de bêste prestaasjes kin berikke yn ultra-hege snelheid en leech enerzjymodulaasje, mar it hat op it stuit wat útdagings op it mêd fan massaproduksjeproses en kosten. Koartlyn lansearre it team in tinne-film lithium tantalaat (LTOI) yntegreare fotonysk platfoarm mei poerbêste fotoelektryske eigenskippen en grutskalige produksje, dat nei ferwachting de prestaasjes fan lithium niobate en silisium optyske platfoarms yn in protte tapassingen sil evenarje of sels oertreffe. Oant no ta wie it kearnapparaat fanoptyske kommunikaasje, de ultra-hege-snelheid elektro-optyske modulator, is net ferifiearre yn LTOI.
Yn dizze stúdzje ûntwurpen de ûndersikers earst de LTOI elektro-optyske modulator, wêrfan de struktuer werjûn wurdt yn figuer 1. Troch it ûntwerp fan 'e struktuer fan elke laach lithiumtantalaat op 'e isolator en de parameters fan 'e mikrogolfelektrode, kin de propagaasjesnelheid fan mikrogolf- en ljochtweach yn 'eelektro-optyske modulatorwurdt realisearre. Wat it ferminderjen fan it ferlies fan 'e mikrogolfelektrode oanbelanget, hawwe de ûndersikers yn dit wurk foar it earst it gebrûk fan sulver foarsteld as in elektrodemateriaal mei bettere gelieding, en de sulveren elektrode die bliken it mikrogolfferlies te ferminderjen nei 82% yn ferliking mei de breed brûkte gouden elektrode.
FIG. 1 LTOI elektro-optyske modulatorstruktuer, faze-oanpassingsûntwerp, mikrogolfelektrodeferliestest.
FIG. 2 lit it eksperimintele apparaat en de resultaten sjen fan 'e LTOI elektro-optyske modulator foaryntensiteit modulearredirekte deteksje (IMDD) yn optyske kommunikaasjesystemen. De eksperiminten litte sjen dat de LTOI elektro-optyske modulator PAM8-sinjalen kin oerdrage mei in tekensnelheid fan 176 GBd mei in metten BER fan 3,8 × 10⁻² ûnder de 25% SD-FEC-drompelwearde. Foar sawol 200 GBd PAM4 as 208 GBd PAM2 wie BER signifikant leger as de drompelwearde fan 15% SD-FEC en 7% HD-FEC. De each- en histogramtestresultaten yn figuer 3 litte fisueel sjen dat de LTOI elektro-optyske modulator brûkt wurde kin yn hege-snelheidskommunikaasjesystemen mei hege lineariteit en lege bitflaterrate.
FIG. 2 Eksperimint mei LTOI elektro-optyske modulator foarYntensiteit modulearreDirekte Deteksje (IMDD) yn optysk kommunikaasjesysteem (a) eksperimintele apparaat; (b) De metten bitflaterrate (BER) fan PAM8 (read), PAM4 (grien) en PAM2 (blau) sinjalen as funksje fan 'e tekenrate; (c) Ekstrahearre brûkbere ynformaasjerate (AIR, stippele line) en byhearrende netto datarate (NDR, fêste line) foar mjittingen mei bitflaterratewearden ûnder de 25% SD-FEC-limyt; (d) Eachkaarten en statistyske histogrammen ûnder PAM2-, PAM4-, PAM8-modulaasje.
Dit wurk demonstrearret de earste hege-snelheid LTOI elektro-optyske modulator mei in 3 dB bânbreedte fan 110 GHz. Yn yntensiteitsmodulaasje direkte deteksje IMDD-oerdrachteksperiminten berikt it apparaat in ien-drager netto datasnelheid fan 405 Gbit/s, wat te fergelykjen is mei de bêste prestaasjes fan besteande elektro-optyske platfoarms lykas LNOI en plasmamodulatoren. Yn 'e takomst, mei it brûken fan komplekserIQ-modulatorûntwerpen of mear avansearre sinjaalflaterkorreksjetechniken, of mei gebrûk fan substraten mei legere mikrogolfferlies lykas kwartssubstraten, wurdt ferwachte dat lithiumtantalaatapparaten kommunikaasjesnelheden fan 2 Tbit/s of heger berikke. Yn kombinaasje mei de spesifike foardielen fan LTOI, lykas legere dûbele brekking en it skaaleffekt fanwegen syn wiidfersprate tapassing yn oare RF-filtermerken, sil lithiumtantalaatfotonikatechnology lege kosten, leech-enerzjy en ultra-hege snelheidsoplossingen leverje foar hege-snelheid optyske kommunikaasjenetwurken en mikrogolffotonikasystemen fan 'e folgjende generaasje.
Pleatsingstiid: 11 desimber 2024