Lityum tantalat (LTOI) yüksek hızelektro-optik modülatör
5G ve yapay zeka (AI) gibi yeni teknolojilerin yaygın biçimde benimsenmesiyle küresel veri trafiği büyümeye devam ediyor ve bu da optik ağların her düzeyindeki alıcı-vericiler için önemli zorluklar yaratıyor. Spesifik olarak, yeni nesil elektro-optik modülatör teknolojisi, enerji tüketimini ve maliyetleri azaltırken, tek kanalda veri aktarım hızlarının 200 Gbps'ye kadar önemli bir artışını gerektiriyor. Geçtiğimiz birkaç yılda, silikon fotonik teknolojisi, esas olarak silikon fotoniklerin olgun CMOS süreci kullanılarak seri üretilebilmesi nedeniyle optik alıcı-verici pazarında yaygın olarak kullanıldı. Bununla birlikte, taşıyıcı dağılımına dayanan SOI elektro-optik modülatörleri, bant genişliği, güç tüketimi, serbest taşıyıcı emilimi ve modülasyonun doğrusal olmaması konularında büyük zorluklarla karşı karşıyadır. Sektördeki diğer teknoloji yolları arasında InP, ince film lityum niyobat LNOI, elektro-optik polimerler ve diğer çok platformlu heterojen entegrasyon çözümleri yer almaktadır. LNOI, ultra yüksek hız ve düşük güç modülasyonunda en iyi performansı elde edebilecek çözüm olarak değerlendiriliyor ancak şu anda seri üretim süreci ve maliyet açısından bazı zorluklar yaşıyor. Son zamanlarda ekip, mükemmel fotoelektrik özelliklere ve büyük ölçekli üretime sahip, birçok uygulamada lityum niyobat ve silikon optik platformların performansına uyması ve hatta bu performansı aşması beklenen ince film lityum tantalat (LTOI) entegre fotonik platformunu piyasaya sürdü. Ancak şimdiye kadar temel cihazoptik iletişimUltra yüksek hızlı elektro-optik modülatör olan LTOI'de doğrulanmadı.
Bu çalışmada, araştırmacılar ilk olarak yapısı Şekil 1'de gösterilen LTOI elektro-optik modülatörünü tasarladılar. Yalıtkan üzerindeki her bir lityum tantalat katmanının yapısının ve mikrodalga elektrot parametrelerinin tasarımı sayesinde yayılım Mikrodalga ve ışık dalgasının hız uyumuelektro-optik modülatörgerçekleştirildi. Mikrodalga elektrot kaybını azaltmak açısından, bu çalışmadaki araştırmacılar ilk kez gümüşün daha iyi iletkenliğe sahip bir elektrot malzemesi olarak kullanılmasını önerdiler ve gümüş elektrotun mikrodalga kaybını, gümüş elektrotla karşılaştırıldığında %82'ye düşürdüğü gösterildi. Yaygın olarak kullanılan altın elektrot.
İNCİR. 1 LTOI elektro-optik modülatör yapısı, faz eşleştirme tasarımı, mikrodalga elektrot kaybı testi.
İNCİR. Şekil 2, deney aparatını ve LTOI elektro-optik modülatörünün sonuçlarını göstermektedir.yoğunluk modülasyonluoptik iletişim sistemlerinde doğrudan algılama (IMDD). Deneyler, LTOI elektro-optik modülatörünün, %25 SD-FEC eşiğinin altında ölçülen 3,8×10⁻² BER ile 176 GBd işaret hızında PAM8 sinyallerini iletebildiğini göstermektedir. Hem 200 GBd PAM4 hem de 208 GBd PAM2 için BER, %15 SD-FEC ve %7 HD-FEC eşiğinden önemli ölçüde düşüktü. Şekil 3'teki göz ve histogram testi sonuçları, LTOI elektro-optik modülatörünün yüksek doğrusallık ve düşük bit hata oranıyla yüksek hızlı iletişim sistemlerinde kullanılabileceğini görsel olarak göstermektedir.
İNCİR. 2 LTOI elektro-optik modülatörünü kullanarak deney yapın.Yoğunluk modülasyonluOptik iletişim sisteminde Doğrudan Tespit (IMDD) (a) deneysel cihaz; (b) İşaret oranının bir fonksiyonu olarak PAM8(kırmızı), PAM4(yeşil) ve PAM2(mavi) sinyallerinin ölçülen bit hata oranı (BER); (c) Bit hatası oranı değerleri %25 SD-FEC sınırının altında olan ölçümler için çıkarılan kullanılabilir bilgi oranı (AIR, kesikli çizgi) ve ilgili net veri hızı (NDR, düz çizgi); (d) PAM2, PAM4, PAM8 modülasyonu altında göz haritaları ve istatistiksel histogramlar.
Bu çalışma, 110 GHz'lik 3 dB bant genişliğine sahip ilk yüksek hızlı LTOI elektro-optik modülatörünü göstermektedir. Yoğunluk modülasyonu doğrudan tespit IMDD iletim deneylerinde cihaz, LNOI ve plazma modülatörleri gibi mevcut elektro-optik platformların en iyi performansıyla karşılaştırılabilecek 405 Gbit/s'lik tek taşıyıcı net veri hızına ulaşır. Gelecekte daha karmaşıkIQ modülatörüTasarımlar veya daha gelişmiş sinyal hatası düzeltme teknikleri veya kuvars substratlar gibi daha düşük mikrodalga kayıplı substratlar kullanan lityum tantalat cihazlarının 2 Tbit/s veya daha yüksek iletişim hızlarına ulaşması bekleniyor. LTOI'nin diğer RF filtre pazarlarındaki yaygın uygulaması nedeniyle daha düşük çift kırılma ve ölçek etkisi gibi spesifik avantajlarıyla birleştiğinde, lityum tantalat fotonik teknolojisi, yeni nesil yüksek teknoloji için düşük maliyetli, düşük güçlü ve ultra yüksek hızlı çözümler sağlayacaktır. -hızlı optik iletişim ağları ve mikrodalga fotonik sistemleri.
Gönderim zamanı: 11 Aralık 2024