Liitiumtantalaadi (LTOI) suur kiiruselektrooptiline modulaator
Ülemaailmne andmeliiklus kasvab jätkuvalt uute tehnoloogiate, nagu 5G ja tehisintellekti (AI) laialdase kasutuselevõtu tõttu, mis seab transiiverite jaoks olulisi väljakutseid kõigil optiliste võrkude tasanditel. Täpsemalt nõuab järgmise põlvkonna elektrooptiliste modulaatorite tehnoloogia andmeedastuskiiruse olulist suurendamist 200 Gbps-ni ühes kanalis, vähendades samal ajal energiatarbimist ja kulusid. Viimastel aastatel on ränifotoonikatehnoloogiat optiliste transiiverite turul laialdaselt kasutatud, peamiselt tänu sellele, et ränifotoonikat saab masstootda küpse CMOS-protsessi abil. Kuid kandja dispersioonil põhinevad SOI elektrooptilised modulaatorid seisavad silmitsi suurte väljakutsetega ribalaiuse, energiatarbimise, vaba kandja neeldumise ja modulatsiooni mittelineaarsuse osas. Muude tööstusharu tehnoloogiate hulka kuuluvad InP, õhukese kilega liitiumniobaat LNOI, elektrooptilised polümeerid ja muud mitmeplatvormilised heterogeensed integratsioonilahendused. LNOI-d peetakse lahenduseks, mis suudab saavutada parima jõudluse ülikiire ja väikese võimsusega modulatsioonis, kuid praegu on sellel masstootmisprotsessi ja kulude osas mõningaid väljakutseid. Hiljuti tõi meeskond turule õhukese kile liitiumtantalaadi (LTOI) integreeritud fotoonplatvormi, millel on suurepärased fotoelektrilised omadused ja laiaulatuslik tootmine, mis eeldatavasti vastab liitiumniobaadi ja räni optiliste platvormide jõudlusele paljudes rakendustes või isegi ületab selle. Kuid siiani on põhiseadeoptiline side, ülikiire elektrooptiline modulaator, ei ole LTOI-s kinnitatud.
Selles uuringus konstrueerisid teadlased esmalt LTOI elektro-optilise modulaatori, mille struktuur on näidatud joonisel 1. Isolaatoril oleva liitiumtantalaadi iga kihi struktuuri ja mikrolaineelektroodi parameetrite kavandamise kaudu saavutati levik. mikrolaineahju ja valguslaine kiiruse sobitamineelektrooptiline modulaatorrealiseeritakse. Mikrolaineelektroodi kadude vähendamise seisukohalt pakkusid teadlased selles töös esimest korda välja hõbeda kasutamise parema juhtivusega elektroodimaterjalina ning näidati, et hõbeelektrood vähendab mikrolainekadu 82%-ni võrreldes elektroodiga. laialdaselt kasutatav kuldelektrood.
joonisel fig. 1 LTOI elektrooptilise modulaatori struktuur, faaside sobitamise disain, mikrolaineelektroodide kadumise test.
joonisel fig. 2 näitab LTOI elektro-optilise modulaatori katseseadet ja tulemusiintensiivsus moduleeritudotsetuvastus (IMDD) optilistes sidesüsteemides. Katsed näitavad, et LTOI elektro-optiline modulaator suudab edastada PAM8 signaale signaalisagedusega 176 GBd mõõdetud BER-ga 3,8 × 10-² alla 25% SD-FEC läve. Nii 200 GBd PAM4 kui ka 208 GBd PAM2 puhul oli BER oluliselt madalam kui 15% SD-FEC ja 7% HD-FEC lävi. Silma ja histogrammi testi tulemused joonisel 3 näitavad visuaalselt, et LTOI elektro-optilist modulaatorit saab kasutada suure lineaarsuse ja madala bitiveamääraga kiiretes sidesüsteemides.
joonisel fig. 2 Katsetage LTOI elektro-optilise modulaatorigaIntensiivsus moduleeritudOtsene tuvastamine (IMDD) optilises sidesüsteemis a) katseseade; (b) PAM8 (punane), PAM4 (roheline) ja PAM2 (sinine) signaalide mõõdetud bitiveamäär (BER) signaali määra funktsioon; c) eraldatud kasutatava teabe kiirus (AIR, katkendjoon) ja sellega seotud netoandmeedastuskiirus (NDR, pidev joon) mõõtmiste jaoks, mille bitivea määr on alla 25% SD-FEC piiri; (d) Silmakaardid ja statistilised histogrammid PAM2, PAM4, PAM8 modulatsiooni all.
See töö demonstreerib esimest kiiret LTOI elektro-optilist modulaatorit 3 dB ribalaiusega 110 GHz. Intensiivsuse modulatsiooni otsetuvastusega IMDD edastuskatsetes saavutab seade ühe kandja netoandmeedastuskiiruseks 405 Gbit/s, mis on võrreldav olemasolevate elektrooptiliste platvormide, nagu LNOI ja plasmamodulaatorite, parima jõudlusega. Tulevikus kasutades keerukamaidIQ modulaatorkonstruktsioonide või täiustatud signaali veaparandustehnikate või väiksema mikrolainekaoga substraate (nt kvartssubstraate) kasutades saavutavad liitiumtantalaadi seadmed eeldatavasti sidekiiruse 2 Tbit/s või rohkem. Koos LTOI spetsiifiliste eelistega, nagu madalam kaksikmurduvus ja mastaabiefekt, mis on tingitud selle laialdasest kasutamisest teistel RF-filtriturgudel, pakub liitiumtantalaadi fotoonikatehnoloogia odavaid, väikese võimsusega ja ülikiireid lahendusi järgmise põlvkonna kõrgete seadmete jaoks. -kiired optilised sidevõrgud ja mikrolainefotoonikasüsteemid.
Postitusaeg: 11. detsember 2024