Elektro optik modulyatorların gələcəyi

Gələcəyielektrooptik modulyatorlar

Elektrooptik modulyatorlar müasir optoelektronik sistemlərdə mərkəzi rol oynayır, işığın xüsusiyyətlərini tənzimləməklə rabitədən tutmuş kvant hesablamalarına qədər bir çox sahələrdə mühüm rol oynayır. Bu məqalə elektrooptik modulyator texnologiyasının cari vəziyyətini, ən son sıçrayışını və gələcək inkişafını müzakirə edir

Şəkil 1: Fərqlilərin performans müqayisəsioptik modulyatortexnologiyaları, o cümlədən nazik film litium niobat (TFLN), III-V elektrik udma modulatorları (EAM), daxiletmə itkisi, bant genişliyi, enerji istehlakı, ölçü və istehsal gücü baxımından silikon əsaslı və polimer modulyatorları.

Ənənəvi silikon əsaslı elektrooptik modulyatorlar və onların məhdudiyyətləri

Silikon əsaslı fotoelektrik işıq modulatorları uzun illər optik rabitə sistemlərinin əsasını təşkil edir. Plazma dispersiya effektinə əsasən, bu cür cihazlar son 25 il ərzində məlumat ötürmə sürətlərini üç böyüklük dərəcəsi artıraraq nəzərəçarpacaq irəliləyiş əldə etmişlər. Müasir silikon əsaslı modulyatorlar 224 Gb/s-ə qədər 4 səviyyəli impuls amplituda modulyasiyasına (PAM4) və hətta PAM8 modulyasiyası ilə 300 Gb/s-dən çox nail ola bilir.

Bununla belə, silikon əsaslı modulyatorlar material xüsusiyyətlərindən irəli gələn əsas məhdudiyyətlərlə üzləşirlər. Optik ötürücülər 200+ Gbaud-dan çox ötürmə sürətini tələb etdikdə, bu cihazların bant genişliyi tələbi ödəmək çətindir. Bu məhdudiyyət silisiumun xas xüsusiyyətlərindən qaynaqlanır - kifayət qədər keçiriciliyi qoruyarkən həddindən artıq işıq itkisinin qarşısını almaq tarazlığı qaçınılmaz güzəştlər yaradır.

İnkişaf etməkdə olan modulyator texnologiyası və materialları

Ənənəvi silisium əsaslı modulyatorların məhdudiyyətləri alternativ materiallar və inteqrasiya texnologiyaları üzərində araşdırmalara təkan verdi. Litium niobat nazik təbəqə yeni nəsil modulyatorlar üçün ən perspektivli platformalardan birinə çevrildi.İncə film litium niobat elektro-optik modulyatorlartoplu litium niobatın əla xüsusiyyətlərini miras alır, o cümlədən: geniş şəffaf pəncərə, böyük elektro-optik əmsalı (r33 = 31 pm/V) xətti hüceyrə Kerrs effekti çoxlu dalğa uzunluğu diapazonlarında işləyə bilər

İncə film litium niobat texnologiyasındakı son nailiyyətlər, hər kanal üçün 1,96 Tb/s məlumat sürəti ilə 260 Gbaudda işləyən modulyator da daxil olmaqla, əla nəticələr verdi. Platforma CMOS-a uyğun sürücü gərginliyi və 100 GHz 3 dB bant genişliyi kimi unikal üstünlüklərə malikdir.

İnkişaf etməkdə olan texnologiya tətbiqi

Elektrooptik modulyatorların inkişafı bir çox sahələrdə yaranan tətbiqlərlə sıx bağlıdır. Süni intellekt və məlumat mərkəzləri sahəsində,yüksək sürətli modulyatorlargələcək nəsil qarşılıqlı əlaqə üçün vacibdir və AI hesablama tətbiqləri 800G və 1.6T qoşula bilən ötürücülərə tələbi artırır. Modulator texnologiyası aşağıdakılara da tətbiq olunur: kvant məlumatının işlənməsi neyromorfik hesablama Tezlik modulyasiya edilmiş davamlı dalğa (FMCW) lidar mikrodalğalı foton texnologiyası

Xüsusilə, nazik təbəqəli litium niobat elektro-optik modulatorlar optik hesablama emal mühərriklərində güc nümayiş etdirir, maşın öyrənməsini və süni intellekt tətbiqlərini sürətləndirən sürətli aşağı güc modulyasiyasını təmin edir. Belə modulyatorlar aşağı temperaturda da işləyə bilər və superkeçirici xətlərdə kvant-klassik interfeyslər üçün uyğundur.

Yeni nəsil elektrooptik modulyatorların inkişafı bir neçə əsas problemlə üzləşir: İstehsal dəyəri və miqyası: nazik təbəqəli litium niobat modulyatorları hazırda 150 mm vafli istehsalı ilə məhdudlaşır, nəticədə daha yüksək xərclər yaranır. Sənaye filmin vahidliyini və keyfiyyətini qoruyarkən vafli ölçüsünü genişləndirməlidir. İnteqrasiya və birgə dizayn: Uğurlu inkişafıyüksək performanslı modulatorlaroptoelektronika və elektron çip dizaynerləri, EDA təchizatçıları, fontlar və qablaşdırma mütəxəssislərinin əməkdaşlığını əhatə edən hərtərəfli birgə dizayn imkanları tələb edir. İstehsalın mürəkkəbliyi: Silikon əsaslı optoelektronika prosesləri qabaqcıl CMOS elektronikasından daha az mürəkkəb olsa da, sabit performans və məhsuldarlığa nail olmaq əhəmiyyətli təcrübə və istehsal prosesinin optimallaşdırılmasını tələb edir.

Süni intellekt bumu və geosiyasi amillərlə idarə olunan bu sahə bütün dünyada hökumətlər, sənaye və özəl sektordan artan investisiyalar alır, akademiya və sənaye arasında əməkdaşlıq üçün yeni imkanlar yaradır və innovasiyaları sürətləndirməyi vəd edir.