De takomst fanelektro-optyske modulators
Elektro-optyske modulators spylje in sintrale rol yn moderne opto-elektronyske systemen, en spielje in wichtige rol op in protte fjilden fan kommunikaasje oant kwantumkomputerjen troch de eigenskippen fan ljocht te regeljen. Dit papier besprekt de hjoeddeistige status, lêste trochbraak en takomstige ûntwikkeling fan elektro-optyske modulatortechnology
figuer 1: Performance ferliking fan ferskillendeoptyske modulatortechnologyen, ynklusyf tinne film lithium niobate (TFLN), III-V elektryske absorption modulators (EAM), silisium-basearre en polymear modulators yn termen fan ynfoegje ferlies, bânbreedte, enerzjyferbrûk, grutte, en manufacturing kapasiteit.
Tradysjonele silisium-basearre elektro-optyske modulators en har beheiningen
Silisium-basearre fotoelektryske ljochtmodulators binne in protte jierren de basis fan optyske kommunikaasjesystemen. Op grûn fan it plasma-ferspriedingseffekt hawwe sokke apparaten yn 'e ôfrûne 25 jier opmerklike foarútgong makke, wêrtroch gegevensferfiersnelheden mei trije oarders fan grutte tanimme. Moderne silisium-basearre modulators kinne berikke 4-nivo puls amplitude modulaasje (PAM4) fan maksimaal 224 Gb / s, en sels mear as 300 Gb / s mei PAM8 modulaasje.
Silisium-basearre modulators hawwe lykwols te krijen mei fûnemintele beheiningen dy't fuortkomme út materiaaleigenskippen. As optyske transceivers baudraten fan mear dan 200+ Gbaud fereaskje, is de bânbreedte fan dizze apparaten lestich om oan 'e fraach te foldwaan. Dizze beheining komt fan 'e ynherinte eigenskippen fan silisium - it lykwicht fan it foarkommen fan oermjittich ljochtferlies by it behâld fan genôch konduktiviteit makket ûnûntkombere ôfwagings.
Opkommende modulatortechnology en materialen
De beheiningen fan tradisjonele silisium-basearre modulators hawwe ûndersiik nei alternative materialen en yntegraasjetechnologyen dreaun. Tinne film lithium niobate is ien fan 'e meast kânsrike platfoarms wurden foar in nije generaasje modulators.Tinne film lithium niobate elektro-optyske modulatorservje de treflike skaaimerken fan bulk lithium niobate, ynklusyf: breed transparant finster, grutte elektro-optyske koeffizient (r33 = 31 pm / V) lineêre sel Kerrs effekt kin operearje yn meardere golflingte berik
Resinte foarútgong yn tinne film lithium niobate technology hawwe oplevere opmerklike resultaten, ynklusyf in modulator operearje op 260 Gbaud mei gegevens tariven fan 1.96 Tb / s per kanaal. It platfoarm hat unike foardielen lykas CMOS-kompatible drive voltage en 3-dB bânbreedte fan 100 GHz.
Opkommende technologyapplikaasje
De ûntwikkeling fan elektro-optyske modulators is nau besibbe oan opkommende applikaasjes op in protte fjilden. Op it mêd fan keunstmjittige yntelliginsje en datasintra,hege snelheid modulatorsbinne wichtich foar de folgjende generaasje fan ynterferbiningen, en AI-komputerapplikaasjes driuwen de fraach nei 800G en 1.6T pluggable transceivers. Modulatortechnology wurdt ek tapast op: ferwurkjen fan kwantumynformaasje neuromorphic computing Frequency modulated continuous wave (FMCW) lidar microwave photon technology
Benammen tinne film lithium niobate elektro-optyske modulators toant sterkte yn optyske computational ferwurkjen motors, it bieden fan flugge low-power modulaasje dy't versnelt masine learen en keunstmjittige yntelliginsje applikaasjes. Sokke modulators kinne ek operearje by lege temperatueren en binne geskikt foar quantum-klassike ynterfaces yn supergeleidende rigels.
De ûntwikkeling fan folgjende-generaasje elektro-optyske modulators stiet foar ferskate grutte útdagings: Produksjekosten en skaal: tinne-film lithium niobate modulators binne op it stuit beheind ta 150 mm wafer produksje, resultearret yn hegere kosten. De yndustry moat wafelgrutte útwreidzje, wylst de filmuniformiteit en kwaliteit behâldt. Yntegraasje en Co-ûntwerp: De suksesfolle ûntwikkeling fanhege-optreden modulatorsfereasket wiidweidige mooglikheden foar co-ûntwerp, wêrby't de gearwurking fan opto-elektroanika en elektroanyske chipûntwerpers, EDA-leveransiers, boarnen en ferpakkingseksperts belutsen is. Manufacturing kompleksiteit: Wylst silisium-basearre opto-elektroanyske prosessen binne minder kompleks as avansearre CMOS elektroanika, it realisearjen fan stabile prestaasjes en opbringst fereasket wichtige saakkundigens en produksje proses optimalisaasje.
Oandreaun troch de AI-boom en geopolitike faktoaren, krijt it fjild ferhege ynvestearingen fan oerheden, yndustry en de partikuliere sektor om 'e wrâld, it kreëarjen fan nije kânsen foar gearwurking tusken akademy en yndustry en belooft ynnovaasje te fersnellen.
Post tiid: Dec-30-2024