Gələcəyielektro optik modulyatorlar
Elektro-optik modulyatorlar müasir optoelektron sistemlərində mərkəzi rol oynayır və işığın xüsusiyyətlərini tənzimləməklə rabitədən kvant hesablamalarına qədər bir çox sahədə mühüm rol oynayır. Bu məqalədə elektro-optik modulyator texnologiyasının mövcud vəziyyəti, ən son irəliləyişi və gələcək inkişafı müzakirə olunur.
Şəkil 1: Müxtəlif göstəricilərin müqayisəsioptik modulyatordaxiletmə itkisi, bant genişliyi, enerji istehlakı, ölçü və istehsal gücü baxımından nazik təbəqəli litium niobatı (TFLN), III-V elektrik udma modulyatorları (EAM), silikon əsaslı və polimer modulyatorları da daxil olmaqla texnologiyalar.
Ənənəvi silikon əsaslı elektro-optik modulyatorlar və onların məhdudiyyətləri
Silisium əsaslı fotoelektrik işıq modulyatorları uzun illərdir optik rabitə sistemlərinin əsasını təşkil edir. Plazma dispersiya effektinə əsaslanaraq, bu cür cihazlar son 25 ildə əhəmiyyətli irəliləyişlər əldə edərək məlumat ötürmə sürətini üç dəfə artırıb. Müasir silisium əsaslı modulyatorlar PAM8 modulyasiyası ilə 224 Gb/s-yə qədər, hətta 300 Gb/s-dən çox 4 səviyyəli impuls amplituda modulyasiyasına (PAM4) nail ola bilir.
Lakin, silikon əsaslı modulyatorlar material xüsusiyyətlərindən irəli gələn fundamental məhdudiyyətlərlə üzləşirlər. Optik ötürücü-ötürücülər 200+ Gbaud-dan çox bad sürəti tələb etdikdə, bu cihazların bant genişliyi tələbi ödəmək çətindir. Bu məhdudiyyət silikonun daxili xüsusiyyətlərindən irəli gəlir - kifayət qədər keçiriciliyi qoruyarkən həddindən artıq işıq itkisinin qarşısını almaq balansı qaçılmaz güzəştlər yaradır.
Yeni modulyator texnologiyası və materialları
Ənənəvi silikon əsaslı modulyatorların məhdudiyyətləri alternativ materiallar və inteqrasiya texnologiyaları sahəsində tədqiqatlara təkan vermişdir. Nazik təbəqəli litium niobatı yeni nəsil modulyatorlar üçün ən perspektivli platformalardan birinə çevrilmişdir.Nazik təbəqəli litium niobat elektro-optik modulyatorlarıtoplu litium niobatın əla xüsusiyyətlərini miras alır, o cümlədən: geniş şəffaf pəncərə, böyük elektro-optik əmsal (r33 = 31 pm/V) xətti hüceyrə Kerrs effekti birdən çox dalğa uzunluğu diapazonunda işləyə bilər
Nazik təbəqəli litium niobat texnologiyasındakı son irəliləyişlər, o cümlədən kanal başına 1,96 Tb/s məlumat ötürmə sürəti ilə 260 Gbaud sürətlə işləyən modulyator da diqqətəlayiq nəticələr vermişdir. Platforma CMOS ilə uyğun sürücü gərginliyi və 100 GHz 3 dB bant genişliyi kimi unikal üstünlüklərə malikdir.
İnkişaf etməkdə olan texnologiya tətbiqi
Elektro-optik modulyatorların inkişafı bir çox sahədə yeni tətbiqlərlə sıx bağlıdır. Süni intellekt və məlumat mərkəzləri sahəsində,yüksək sürətli modulyatorlarNövbəti nəsil qarşılıqlı əlaqələr üçün vacibdir və süni intellekt hesablama tətbiqləri 800G və 1.6T qoşula bilən ötürücü-ötürücülərə tələbatı artırır. Modulyator texnologiyası həmçinin aşağıdakılara da tətbiq olunur: kvant məlumatlarının emalı neyromorfik hesablama Tezlik modulyasiyalı davamlı dalğa (FMCW) lidar mikrodalğalı foton texnologiyası
Xüsusilə, nazik təbəqəli litium niobat elektro-optik modulyatorları optik hesablama emalı mühərriklərində güc nümayiş etdirir və maşın öyrənməsini və süni intellekt tətbiqlərini sürətləndirən sürətli aşağı güclü modulyasiya təmin edir. Belə modulyatorlar həmçinin aşağı temperaturda işləyə bilər və superkeçirici xətlərdə kvant-klassik interfeyslər üçün uyğundur.
Növbəti nəsil elektro-optik modulyatorların inkişafı bir neçə əsas çətinliklə üzləşir: İstehsal dəyəri və miqyası: nazik təbəqəli litium niobat modulyatorları hazırda 150 mm lövhə istehsalı ilə məhdudlaşır və bu da daha yüksək xərclərə səbəb olur. Sənaye, təbəqə vahidliyini və keyfiyyətini qoruyarkən lövhənin ölçüsünü genişləndirməlidir. İnteqrasiya və birgə dizayn: Uğurlu inkişafyüksək performanslı modulyatorlaroptoelektronika və elektron çip dizaynerlərinin, EDA təchizatçılarının, mənbələrin 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 üçün əhəmiyyətli təcrübə və istehsal prosesinin optimallaşdırılması tələb olunur.
Süni intellekt bumu və geosiyasi amillərin təsiri ilə bu sahə dünyanın hər yerində hökumətlərdən, sənayedən və özəl sektordan artan investisiya alır, bu da akademiya və sənaye arasında əməkdaşlıq üçün yeni imkanlar yaradır və innovasiyanı sürətləndirəcəyinə söz verir.
Yazı vaxtı: 30 Dekabr 2024