Die toekoms vanelektro optiese modulators
Elektro -optiese modulators speel 'n sentrale rol in moderne opto -elektroniese stelsels, en speel 'n belangrike rol in baie velde van kommunikasie tot kwantumrekenaar deur die eienskappe van lig te reguleer. Hierdie artikel bespreek die huidige status, nuutste deurbraak en toekomstige ontwikkeling van elektro -optiese modulator -tegnologie
Figuur 1: Prestasievergelyking van verskillendeOptiese modulatorTegnologieë, insluitend dun film litium niobate (TFLN), III-V elektriese absorpsiemodulators (EAM), silikon-gebaseerde en polimeermodulators in terme van invoegverlies, bandwydte, kragverbruik, grootte en vervaardigingskapasiteit.
Tradisionele silikon-gebaseerde elektro-optiese modulators en hul beperkings
Silikon-gebaseerde foto-elektriese ligmodulators is al baie jare die basis van optiese kommunikasiestelsels. Op grond van die plasma -verspreidingseffek, het sulke toestelle die afgelope 25 jaar merkwaardige vordering gemaak, wat die oordragstempo van die data met drie grootte -bestellings verhoog het. Moderne silikon-gebaseerde modulators kan 4-vlak polsamplitude-modulasie (PAM4) van tot 224 GB/s bereik, en selfs meer as 300 GB/s met PAM8-modulasie.
Silikon-gebaseerde modulators staar egter fundamentele beperkings uit wat voortspruit uit materiële eienskappe. Wanneer optiese transceivers nodig is om meer as 200+ GBAUD te wees, is die bandwydte van hierdie toestelle moeilik om aan die vraag te voorsien. Hierdie beperking spruit uit die inherente eienskappe van silikon - die balans om oormatige ligverlies te vermy, terwyl voldoende geleidingsvermoë die onvermydelike inruilings behou.
Opkomende modulator -tegnologie en materiale
Die beperkings van tradisionele silikon-gebaseerde modulators het navorsing oor alternatiewe materiale en integrasie-tegnologie gedryf. Dun film litium niobate het een van die belowendste platforms vir 'n nuwe generasie modulators geword.Dun film litium niobate elektro-optiese modulatorsErf die uitstekende eienskappe van grootmaat litiumniobaat, insluitend: breë deursigtige venster, groot elektro-optiese koëffisiënt (R33 = 31 pm/v) Lineêre selkerrs-effek kan in veelvuldige golflengte werk
Onlangse vooruitgang in die dun film Lithium Niobate Technology het merkwaardige resultate opgelewer, insluitend 'n modulator wat op 260 GBAUD werk met datatempo van 1,96 TB/s per kanaal. Die platform het unieke voordele soos CMOS-versoenbare dryfspanning en 3-dB bandwydte van 100 GHz.
Opkomende tegnologie -toepassing
Die ontwikkeling van elektro -optiese modulators is nou verwant aan opkomende toepassings in baie velde. Op die gebied van kunsmatige intelligensie en datasentrums,Hoëspoedmodulatorsis belangrik vir die volgende generasie interkonneksies, en AI -rekenaaraansoeke dryf die vraag na 800 g en 1.6T inpropbare transceivers. Modulator -tegnologie word ook toegepas op: kwantuminligtingverwerking neuromorfiese rekenaarfrekwensie gemoduleerde deurlopende golf (FMCW) LiDAR -mikrogolf -foton -tegnologie
In die besonder toon dun film litiumniobaat elektro-optiese modulators sterkte in optiese berekeningsverwerkingsenjins, wat vinnige lae-kragmodulasie bied wat die leer van masjienleer en kunsmatige intelligensie-toepassings versnel. Sulke modulators kan ook teen lae temperature werk en is geskik vir kwantumklassieke koppelvlakke in supergeleidende lyne.
Die ontwikkeling van die volgende generasie elektro-optiese modulators staar verskeie groot uitdagings in die gesig: produksiekoste en skaal: dunfilm litium-niobaatmodulators is tans beperk tot 150 mm-waferproduksie, wat lei tot hoër koste. Die bedryf moet die grootte van die wafer uitbrei, terwyl die eenvormigheid en kwaliteit van die film gehandhaaf word. Integrasie en mede-ontwerp: die suksesvolle ontwikkeling vanHoë-werkverrigtingmodulatorsVereis omvattende mede-ontwerp-vermoëns, wat die samewerking van opto-elektronika en elektroniese chipontwerpers, EDA-verskaffers, fonte en kundiges vir verpakkings insluit. Vervaardigingskompleksiteit: Alhoewel silikon-gebaseerde opto-elektroniese prosesse minder ingewikkeld is as gevorderde CMOS-elektronika, vereis dit om 'n stabiele werkverrigting en opbrengs te bereik, 'n beduidende kundigheid en vervaardigingsprosesoptimalisering.
Aangedryf deur die AI -oplewing en geopolitieke faktore, ontvang die veld 'n groter belegging van regerings, die nywerheid en die private sektor regoor die wêreld, wat nuwe geleenthede vir samewerking tussen akademie en die industrie skep en belowend is om innovasie te versnel.
Postyd: Desember 30-2024