Elektro optik modülatörlerin geleceği

GeleceğiElektro Optik Modülatörler

Elektro optik modülatörler, modern optoelektronik sistemlerde merkezi bir rol oynar ve ışığın özelliklerini düzenleyerek iletişimden kuantum hesaplamaya kadar birçok alanda önemli bir rol oynar. Bu makale, elektro optik modülatör teknolojisinin mevcut durumu, en son atılımını ve gelecekteki gelişimi tartışılmaktadır.

Şekil 1: Farklı performans karşılaştırmasıoptik modülatörİnce film lityum niobat (TFLN), III-V elektrik emme modülatörleri (EAM), silikon bazlı ve polimer modülatörleri dahil olmak üzere teknolojiler, ekleme kaybı, bant genişliği, güç tüketimi, boyut ve üretim kapasitesi açısından.

Geleneksel silikon tabanlı elektro optik modülatörler ve bunların sınırlamaları

Silikon bazlı fotoelektrik ışık modülatörleri, yıllardır optik iletişim sistemlerinin temeli olmuştur. Plazma dispersiyon etkisine dayanarak, bu tür cihazlar son 25 yılda dikkate değer bir ilerleme kaydetti ve veri aktarım oranlarını üç büyüklük siparişi artırdı. Modern silikon bazlı modülatörler, 224 GB/s'ye kadar 4 seviyeli darbe genlik modülasyonu (PAM4) ve hatta PAM8 modülasyonu ile 300 GB/s'den fazla elde edebilir.

Bununla birlikte, silikon bazlı modülatörler, malzeme özelliklerinden kaynaklanan temel sınırlamalarla karşı karşıyadır. Optik alıcı -vericiler 200'den fazla GBAUD baud oranlarına ihtiyaç duyduğunda, bu cihazların bant genişliğinin talebi karşılaması zordur. Bu sınırlama, silikonun doğal özelliklerinden kaynaklanmaktadır - yeterli iletkenliği korurken aşırı ışık kaybından kaçınma dengesi kaçınılmaz ödünleşmeler yaratır.

Gelişen Modülatör Teknolojisi ve Malzemeleri

Geleneksel silikon bazlı modülatörlerin sınırlamaları araştırmayı alternatif materyallere ve entegrasyon teknolojilerine yönlendirmiştir. İnce film lityum niobat, yeni nesil modülatörler için en umut verici platformlardan biri haline geldi.İnce film lityum niobat elektro-optik modülatörlerGeniş şeffaf pencere, geniş elektro-optik katsayısı (R33 = 31 pm/v) lineer hücre Kerrs efekti çoklu dalga boyu aralıklarında çalışabilir

İnce film lityum niobat teknolojisindeki son gelişmeler, kanal başına 1,96 TB/s veri oranları ile 260 GBAUD'da çalışan bir modülatör de dahil olmak üzere dikkate değer sonuçlar vermiştir. Platform, CMOS uyumlu tahrik voltajı ve 100 GHz'lik 3-DB bant genişliği gibi benzersiz avantajlara sahiptir.

Gelişen Teknoloji Uygulaması

Elektro optik modülatörlerin geliştirilmesi, birçok alanda ortaya çıkan uygulamalarla yakından ilişkilidir. Yapay zeka ve veri merkezleri alanında,yüksek hızlı modülatörleryeni nesil ara bağlantılar için önemlidir ve AI bilgi işlem uygulamaları 800g ve 1.6t takılabilir alıcı -vericiler için talebi artırıyor. Modülatör teknolojisi de şu adrese uygulanır: Kuantum Bilgi İşleme Nöromorfik Hesaplama Frekansı Modüle Sürekli Dalga (FMCW) LIDAR Mikrodalga Foton Teknolojisi

Özellikle, ince film lityum niobat elektro-optik modülatörleri, optik hesaplama işleme motorlarında güç gösterir ve makine öğrenimini ve yapay zeka uygulamalarını hızlandıran hızlı düşük güçlü modülasyon sağlar. Bu tür modülatörler ayrıca düşük sıcaklıklarda çalışabilir ve süper iletken hatlarda kuantum-klasik arayüzler için uygundur.

Yeni nesil elektro optik modülatörlerin geliştirilmesi birkaç önemli zorlukla karşı karşıyadır: Üretim Maliyeti ve Ölçeği: İnce film lityum niobat modülatörleri şu anda 150 mm gofret üretimi ile sınırlıdır ve bu da daha yüksek maliyetlerle sonuçlanır. Film tekdüzeliği ve kalitesini korurken endüstrinin gofret boyutunu genişletmesi gerekiyor. Entegrasyon ve ortak tasarım: başarılı gelişmeYüksek performanslı modülatörlerOptoelektronik ve elektronik çip tasarımcılarının, EDA tedarikçilerinin, çeşmelerin ve ambalaj uzmanlarının işbirliğini içeren kapsamlı ortak tasarım özellikleri gerektirir. Üretim karmaşıklığı: Silikon tabanlı optoelektronik işlemler gelişmiş CMOS elektroniklerinden daha az karmaşık olsa da, istikrarlı performans ve verim elde etmek önemli uzmanlık ve üretim süreci optimizasyonu gerektirir.

AI patlaması ve jeopolitik faktörler tarafından yönlendirilen alan, hükümetlerden, endüstri ve dünyadaki özel sektörden daha fazla yatırım alıyor, akademi ve endüstri arasında işbirliği için yeni fırsatlar yaratıyor ve yeniliği hızlandırmaya vaat ediyor.