Geleceğielektro optik modülatörler
Elektro optik modülatörler, ışığın özelliklerini düzenleyerek iletişimden kuantum hesaplamaya kadar birçok alanda önemli bir rol oynayarak modern optoelektronik sistemlerde merkezi bir rol oynar. Bu makale, elektro optik modülatör teknolojisinin mevcut durumunu, son atılımını ve gelecekteki gelişimini tartışmaktadır.
Şekil 1: Farklı performans karşılaştırmasıoptik modülatörekleme kaybı, bant genişliği, güç tüketimi, boyut ve üretim kapasitesi açısından ince film lityum niyobat (TFLN), III-V elektriksel emilim modülatörleri (EAM), silikon bazlı ve polimer modülatörler dahil olmak üzere teknolojiler.
Geleneksel silikon tabanlı elektro-optik modülatörler ve sınırlamaları
Silikon tabanlı fotoelektrik ışık modülatörleri uzun yıllardır optik iletişim sistemlerinin temeli olmuştur. Plazma dağılım etkisine dayanan bu tür cihazlar son 25 yılda kayda değer ilerlemeler kaydederek veri aktarım hızlarını üç büyüklük sırasına kadar artırmıştır. Modern silikon tabanlı modülatörler 224 Gb/s'ye kadar 4 seviyeli darbe genlik modülasyonu (PAM4) ve hatta PAM8 modülasyonuyla 300 Gb/s'den daha fazlasına ulaşabilir.
Ancak, silikon tabanlı modülatörler malzeme özelliklerinden kaynaklanan temel sınırlamalarla karşı karşıyadır. Optik alıcı-vericiler 200+ Gbaud'dan daha yüksek baud hızları gerektirdiğinde, bu cihazların bant genişliği talebi karşılamakta zorlanır. Bu sınırlama, silikonun doğal özelliklerinden kaynaklanır - aşırı ışık kaybını önlerken yeterli iletkenliği koruma dengesi kaçınılmaz tavizler yaratır.
Ortaya çıkan modülatör teknolojisi ve malzemeleri
Geleneksel silikon tabanlı modülatörlerin sınırlamaları, alternatif malzemeler ve entegrasyon teknolojileri üzerine araştırmaları yönlendirmiştir. İnce film lityum niyobat, yeni nesil modülatörler için en umut verici platformlardan biri haline gelmiştir.İnce film lityum niyobat elektro-optik modülatörlertoplu lityum niyobatın mükemmel özelliklerini miras alır, bunlar arasında şunlar bulunur: geniş şeffaf pencere, büyük elektro-optik katsayı (r33 = 31 pm/V) doğrusal hücre Kerrs etkisi, birden fazla dalga boyu aralığında çalışabilir
İnce film lityum niyobat teknolojisindeki son gelişmeler, kanal başına 1,96 Tb/s veri hızlarıyla 260 Gbaud'da çalışan bir modülatör de dahil olmak üzere dikkat çekici sonuçlar üretti. Platformun CMOS uyumlu sürücü voltajı ve 100 GHz'lik 3 dB bant genişliği gibi benzersiz avantajları vardır.
Ortaya çıkan teknoloji uygulaması
Elektro optik modülatörlerin geliştirilmesi birçok alanda ortaya çıkan uygulamalarla yakından ilişkilidir. Yapay zeka ve veri merkezleri alanında,yüksek hızlı modülatörleryeni nesil bağlantılar için önemlidir ve AI hesaplama uygulamaları 800G ve 1.6T takılabilir alıcı-vericilere olan talebi artırmaktadır. Modülatör teknolojisi ayrıca şunlara uygulanır: kuantum bilgi işleme nöromorfik hesaplama Frekans modüle edilmiş sürekli dalga (FMCW) lidar mikrodalga foton teknolojisi
Özellikle ince film lityum niyobat elektro-optik modülatörler, makine öğrenimi ve yapay zeka uygulamalarını hızlandıran hızlı düşük güç modülasyonu sağlayarak optik hesaplamalı işleme motorlarında güç gösterir. Bu tür modülatörler düşük sıcaklıklarda da çalışabilir ve süperiletken hatlardaki kuantum-klasik arayüzler için uygundur.
Yeni nesil elektro-optik modülatörlerin geliştirilmesi birkaç büyük zorlukla karşı karşıyadır: Üretim maliyeti ve ölçek: ince film lityum niyobat modülatörleri şu anda 150 mm'lik yonga üretimiyle sınırlıdır ve bu da daha yüksek maliyetlere neden olur. Endüstrinin, film düzgünlüğünü ve kalitesini korurken yonga boyutunu genişletmesi gerekir. Entegrasyon ve Ortak Tasarım: Başarılı geliştirmeyüksek performanslı modülatörleroptoelektronik ve elektronik çip tasarımcıları, EDA tedarikçileri, puntalar ve paketleme uzmanlarının işbirliğini içeren kapsamlı ortak tasarım yetenekleri gerektirir. Üretim karmaşıklığı: Silikon bazlı optoelektronik süreçleri gelişmiş CMOS elektroniğinden daha az karmaşık olsa da, istikrarlı performans ve verim elde etmek önemli uzmanlık ve üretim süreci optimizasyonu gerektirir.
Yapay zeka patlaması ve jeopolitik faktörlerin de etkisiyle bu alan, dünya çapında hükümetlerden, sanayiden ve özel sektörden giderek daha fazla yatırım alıyor, akademi ile sanayi arasında yeni iş birliği fırsatları yaratıyor ve inovasyonu hızlandırma vaadinde bulunuyor.
Gönderi zamanı: 30-Aralık-2024