Litium tantalatı (LTOI) yüksək sürətlielektro-optik modulyator
Qlobal məlumat trafiki 5G və süni intellekt (Sİ) kimi yeni texnologiyaların geniş yayılması ilə artmaqda davam edir ki, bu da optik şəbəkələrin bütün səviyyələrində ötürücülər üçün əhəmiyyətli çətinliklər yaradır. Xüsusilə, yeni nəsil elektro-optik modulyator texnologiyası enerji istehlakını və xərcləri azaltmaqla yanaşı, tək kanalda məlumat ötürmə sürətinin 200 Gbit/s-ə qədər əhəmiyyətli dərəcədə artırılmasını tələb edir. Son bir neçə ildə silikon fotonika texnologiyası optik ötürücü bazarında geniş istifadə olunur, əsasən silikon fotonikasının yetkin CMOS prosesindən istifadə edərək kütləvi istehsal edilə bilməsi ilə əlaqədardır. Bununla belə, daşıyıcı dispersiyasına əsaslanan SOI elektro-optik modulyatorları bant genişliyi, enerji istehlakı, sərbəst daşıyıcı udma və modulyasiya qeyri-xəttiliyi baxımından böyük çətinliklərlə üzləşirlər. Sənayedəki digər texnologiya yollarına InP, nazik təbəqəli litium niobat LNOI, elektro-optik polimerlər və digər çoxplatformalı heterojen inteqrasiya həlləri daxildir. LNOI ultra yüksək sürətli və aşağı güclü modulyasiyada ən yaxşı performansa nail ola bilən həll yolu hesab olunur, lakin hazırda kütləvi istehsal prosesi və dəyəri baxımından bəzi çətinliklər mövcuddur. Bu yaxınlarda komanda əla fotoelektrik xüsusiyyətlərə və genişmiqyaslı istehsala malik nazik təbəqəli litium tantalat (LTOI) inteqrasiya olunmuş fotonik platformanı təqdim etdi ki, bu da bir çox tətbiqdə litium niobatı və silikon optik platformalarının performansına bərabər və ya hətta onu üstələyəcəyi gözlənilir. Lakin, indiyə qədər əsas cihazoptik rabitə, ultra yüksək sürətli elektro-optik modulyator, LTOI-də təsdiqlənməyib.
Bu tədqiqatda tədqiqatçılar əvvəlcə strukturu Şəkil 1-də göstərilən LTOI elektro-optik modulyatorunu dizayn etdilər. İzolyatorun üzərindəki hər bir litium tantalat təbəqəsinin strukturunun və mikrodalğalı elektrodun parametrlərinin dizaynı vasitəsilə mikrodalğalı və işıq dalğasının yayılma sürətinin uyğunlaşdırılması təmin edildi.elektro-optik modulyatorMikrodalğalı elektrodun itkisini azaltmaq baxımından, bu işdə tədqiqatçılar ilk dəfə olaraq daha yaxşı keçiriciliyə malik elektrod materialı kimi gümüşün istifadəsini təklif etdilər və gümüş elektrodun geniş istifadə olunan qızıl elektrodla müqayisədə mikrodalğalı itkini 82%-ə qədər azaltdığı göstərildi.
ŞƏKİL 1 LTOI elektro-optik modulyator quruluşu, faza uyğunlaşdırma dizaynı, mikrodalğalı elektrod itkisi sınağı.
Şəkil 2, LTOI elektro-optik modulyatorunun eksperimental aparatını və nəticələrini göstəririntensivlik modulyasiya edildioptik rabitə sistemlərində birbaşa aşkarlama (IMDD). Təcrübələr göstərir ki, LTOI elektro-optik modulyatoru PAM8 siqnallarını 176 GBd işarə sürətində, 25% SD-FEC həddindən 3.8×10⁻² aşağıda ölçülmüş BER ilə ötürə bilir. Həm 200 GBd PAM4, həm də 208 GBd PAM2 üçün BER, 15% SD-FEC və 7% HD-FEC həddindən xeyli aşağı idi. Şəkil 3-dəki göz və histoqram test nəticələri vizual olaraq göstərir ki, LTOI elektro-optik modulyatoru yüksək xəttilik və aşağı bit xətası dərəcəsi ilə yüksək sürətli rabitə sistemlərində istifadə edilə bilər.
Şəkil 2. LTOI elektro-optik modulyatorundan istifadə edərək təcrübəİntensivlik modulyasiya edilibOptik rabitə sistemində Birbaşa Aşkarlama (IMDD) (a) eksperimental cihaz; (b) PAM8 (qırmızı), PAM4 (yaşıl) və PAM2 (mavi) siqnallarının işarə tezliyinin funksiyası kimi ölçülmüş bit xətası tezliyi (BER); (c) Bit xətası tezliyi dəyərləri 25% SD-FEC həddindən aşağı olan ölçmələr üçün çıxarılan istifadəyə yararlı məlumat tezliyi (AIR, kəsikli xətt) və əlaqəli xalis məlumat tezliyi (NDR, bütöv xətt); (d) PAM2, PAM4, PAM8 modulyasiyası altında göz xəritələri və statistik histoqramlar.
Bu iş, 110 GHz 3 dB bant genişliyinə malik ilk yüksək sürətli LTOI elektro-optik modulyatorunu nümayiş etdirir. İntensivlik modulyasiyası ilə birbaşa aşkarlama IMDD ötürmə təcrübələrində cihaz, LNOI və plazma modulyatorları kimi mövcud elektro-optik platformaların ən yaxşı performansı ilə müqayisə edilə bilən 405 Gbit/s tək daşıyıcı xalis məlumat sürətinə nail olur. Gələcəkdə daha mürəkkəbIQ modulyatorudizaynlar və ya daha inkişaf etmiş siqnal xətası korreksiyası texnikaları və ya kvars substratları kimi daha aşağı mikrodalğalı itki substratlarından istifadə etməklə, litium tantalat cihazlarının 2 Tbit/s və ya daha yüksək rabitə sürətinə nail olması gözlənilir. LTOI-nin digər RF filtr bazarlarında geniş tətbiqi səbəbindən daha aşağı ikiqat sınma və miqyas effekti kimi spesifik üstünlükləri ilə birləşərək, litium tantalat fotonika texnologiyası yeni nəsil yüksək sürətli optik rabitə şəbəkələri və mikrodalğalı fotonika sistemləri üçün aşağı qiymətli, aşağı güclü və ultra yüksək sürətli həllər təmin edəcəkdir.
Yazı vaxtı: 11 Dekabr 2024