De takomst fanelektro-optyske modulatoren
Elektro-optyske modulators spylje in sintrale rol yn moderne opto-elektronyske systemen, en spylje in wichtige rol yn in protte fjilden, fan kommunikaasje oant kwantumkompjûters, troch it regeljen fan de eigenskippen fan ljocht. Dit artikel besprekt de hjoeddeistige status, lêste trochbraak en takomstige ûntwikkeling fan elektro-optyske modulatortechnology.
Figuer 1: Prestaasjeferliking fan ferskateoptyske modulatortechnologyen, ynklusyf tinne-film lithium niobaat (TFLN), III-V elektryske absorpsjemodulatoren (EAM), silisium-basearre en polymeermodulatoren yn termen fan ynfoegingsferlies, bânbreedte, enerzjyferbrûk, grutte en produksjekapasiteit.
Tradisjonele elektro-optyske modulators op basis fan silisium en har beheiningen
Fotoelektryske ljochtmodulatoren op basis fan silisium binne al jierren de basis fan optyske kommunikaasjesystemen. Op basis fan it plasmadispersje-effekt hawwe sokke apparaten de ôfrûne 25 jier opmerklike foarútgong boekt, wêrtroch't de gegevensoerdrachtsnelheden mei trije grutte-oarders ferhege binne. Moderne modulatoren op basis fan silisium kinne 4-nivo pulsamplitudemodulaasje (PAM4) berikke oant 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 as 200+ Gbaud fereaskje, is de bânbreedte fan dizze apparaten lestich om oan 'e fraach te foldwaan. Dizze beheining komt fuort út 'e ynherinte eigenskippen fan silisium - de lykwicht tusken it foarkommen fan oermjittich ljochtferlies en it behâld fan foldwaande gelieding soarget foar ûnûntkomber ôfwagings.
Opkommende modulatortechnology en materialen
De beheiningen fan tradisjonele modulators op basis fan silisium hawwe ûndersyk nei alternative materialen en yntegraasjetechnologyen oandreaun. Tinne-film lithium niobaat is ien fan 'e meast belofte platfoarms wurden foar in nije generaasje modulators.Tinne film lithium niobaat elektro-optyske modulatorserfje de poerbêste skaaimerken fan bulk lithium niobaat, ynklusyf: breed transparant finster, grutte elektro-optyske koëffisjint (r33 = 31 pm/V) lineêre sel Kerrs-effekt kin operearje yn meardere golflingteberik
Resinte foarútgong yn tinne-film lithium niobaattechnology hat opmerklike resultaten oplevere, ynklusyf in modulator dy't wurket op 260 Gbaud mei datasnelheden fan 1,96 Tb/s per kanaal. It platfoarm hat unike foardielen lykas CMOS-kompatibele oandriuwspanning en 3-dB bânbreedte fan 100 GHz.
Opkommende technologyapplikaasje
De ûntwikkeling fan elektro-optyske modulatoren is nau ferbûn mei opkommende tapassingen yn in protte fjilden. Op it mêd fan keunstmjittige yntelliginsje en datasintra,hege-snelheid modulatorsbinne wichtich foar de folgjende generaasje fan ynterferbiningen, en AI-kompjûterapplikaasjes driuwe de fraach nei 800G- en 1.6T-plugbere transceivers oan. Modulatortechnology wurdt ek tapast op: kwantumynformaasjeferwurking neuromorfyske kompjûtertechnology Frekwinsjemodulearre trochgeande weach (FMCW) lidar mikrogolffotontechnology
Benammen tinne-film lithium niobaat elektro-optyske modulators litte sterkte sjen yn optyske komputasjonele ferwurkingsmotors, en leverje rappe modulaasje mei leech enerzjyferbrûk dy't masinelearen en keunstmjittige yntelliginsje-tapassingen fersnelt. Sokke modulators kinne ek wurkje by lege temperatueren en binne geskikt foar kwantum-klassike ynterfaces yn supergeliedende linen.
De ûntwikkeling fan elektro-optyske modulators fan 'e folgjende generaasje stiet foar ferskate grutte útdagings: Produksjekosten en skaal: tinne-film lithium niobaat modulators binne op it stuit beheind ta waferproduksje fan 150 mm, wat resulteart yn hegere kosten. De yndustry moat de wafergrutte útwreidzje, wylst de filmuniformiteit en kwaliteit behâlden wurde. Yntegraasje en ko-ûntwerp: De suksesfolle ûntwikkeling fanhege prestaasjes modulatorsfereasket wiidweidige ko-ûntwerpmooglikheden, wêrby't de gearwurking fan opto-elektroanika- en elektroanyske chipûntwerpers, EDA-leveransiers, boarnen en ferpakkingseksperts belutsen is. Produksjekompleksiteit: Wylst op silisium basearre opto-elektroanikaprosessen minder kompleks binne as avansearre CMOS-elektroanika, fereasket it berikken fan stabile prestaasjes en opbringst wichtige ekspertize en optimalisaasje fan it produksjeproses.
Oandreaun troch de AI-boom en geopolitike faktoaren krijt it fjild mear ynvestearrings fan oerheden, yndustry en de partikuliere sektor oer de hiele wrâld, wêrtroch nije kânsen foar gearwurking tusken akademy en yndustry ûntsteane en ynnovaasje fersnelle wurde sil.
Pleatsingstiid: 30 desimber 2024