Litiý tantalaty (LTOI) ýokary tizlikli elektro-optik modulýator

Litiý tantalaty (LTOI) ýokary tizliklielektro-optik modulýator

5G we emeli intellekt (AI) ýaly täze tehnologiýalaryň giňden ornaşdyrylmagy bilen global maglumat gatnawy ösýär, bu bolsa optiki torlaryň ähli derejelerindäki ötürijiler üçin uly kynçylyklary döredýär. Hususan-da, indiki nesil elektro-optiki modulýator tehnologiýasy energiýa sarp edilişini we çykdajylary azaldyp, bir kanalda maglumat geçirijilik tizliginiň 200 Gbit/s çenli ep-esli ýokarlanmagyny talap edýär. Soňky birnäçe ýylda kremniý fotonika tehnologiýasy optik ötüriji bazarynda giňden ulanylýar, esasan hem kremniý fotonikasynyň ösen CMOS prosesini ulanyp köpçülikleýin öndürilip bilinmegi bilen baglanyşykly. Şeýle-de bolsa, daşaýjy dispersiýasyna daýanýan SOI elektro-optiki modulýatorlary geçirijilik zolagynda, energiýa sarp edilişinde, erkin daşaýjynyň siňdirilişinde we modulýasiýa çyzykly dälliginde uly kynçylyklara duçar bolýarlar. Pudakdaky beýleki tehnologiýa ugurlaryna InP, inçe plýonkaly litium niobaty LNOI, elektro-optiki polimerler we beýleki köp platformaly heterojen integrasiýa çözgütleri girýär. LNOI örän ýokary tizlikli we pes kuwwatly modulýasiýada iň gowy netijäni gazanyp biljek çözgüt hasaplanýar, ýöne häzirki wagtda köpçülikleýin önümçilik prosesi we bahasy babatda käbir kynçylyklara duçar bolýar. Ýakynda topar ajaýyp fotoelektrik häsiýetlere we giň möçberli önümçilike eýe bolan inçe plýonkaly litium tantalaty (LTOI) integrasiýa edilen fotonik platformany işe girizdi, onuň köp ulgamlarda litium niobaty we kremniý optiki platformalarynyň öndürijiligine deň bolmagyna ýa-da hatda ondan hem ýokary bolmagyna garaşylýar. Şeýle-de bolsa, şu wagta çenli esasy enjamoptiki aragatnaşyk, ultra ýokary tizlikli elektro-optik modulýator, LTOI-da tassyklanylmady.

Bu gözlegde, ylmy işgärler ilki bilen LTOI elektro-optik modulýatoryny dizaýn etdiler, onuň gurluşy 1-nji suratda görkezilen. Izolýatordaky litium tantalatyň her bir gatlagynyň gurluşynyň we mikrotolkun elektrodynyň parametrleriniň dizaýny arkaly mikrotolkun we ýagtylyk tolkunynyň ýaýrama tizliginiň gabat gelmegi üpjün edildi.elektro-optiki modulýatoramala aşyrylýar. Mikrotolkunly elektrodyň ýitgisini azaltmak babatda, bu işde gözlegçiler ilkinji gezek kümüşiň has gowy geçirijilige eýe bolan elektrod materialy hökmünde ulanylmagyny teklip etdiler we kümüş elektrodyň giňden ulanylýan altyn elektrod bilen deňeşdirilende mikrotolkunly ýitgini 82% -e çenli azaltýandygy görkezildi.

1-nji SURAT. LTOI elektro-optik modulýatorynyň gurluşy, faza gabat gelmeginiň dizaýny, mikrotolkunly elektrod ýitgisiniň synagy.

2-nji suratda LTOI elektro-optik modulýatorynyň synag enjamy we netijeleri görkezilýär.intensiwlik modulirlendioptiki aragatnaşyk ulgamlarynda gönüden-göni anyklaýyş (IMDD). Tejribeler LTOI elektro-optik modulýatorynyň PAM8 signallaryny 176 GBd signal tizliginde, 25% SD-FEC bosagasyndan 3.8 × 10⁻² aşakda ölçenen BER bilen geçirip bilýändigini görkezýär. 200 GBd PAM4 we 208 GBd PAM2 üçin BER 15% SD-FEC we 7% HD-FEC bosagasyndan ep-esli pes boldy. 3-nji suratdaky göz we gistogramma synag netijeleri LTOI elektro-optik modulýatorynyň ýokary tizlikli aragatnaşyk ulgamlarynda ýokary çyzyklylyk we pes bit ýalňyşlyk derejesi bilen ulanylyp bilinjekdigini wizual görkezýär.

SURAT 2. LTOI elektro-optik modulýatoryny ulanmak bilen geçirilen tejribeIntensiwlik modulirlendiOptiki aragatnaşyk ulgamynda göni anyklaýyş (IMDD) (a) synag enjamy; (b) PAM8 (gyzyl), PAM4 (ýaşyl) we PAM2 (gök) signallarynyň ölçenen bit ýalňyşlyk tizligi (BER) alamat tizliginiň funksiýasy hökmünde; (c) Bit ýalňyşlyk tizligi gymmatlyklary 25% SD-FEC çäginden aşak bolan ölçegler üçin çykarylan ulanyp boljak maglumat tizligi (AIR, kesik çyzyk) we degişli arassa maglumat tizligi (NDR, berk çyzyk); (d) PAM2, PAM4, PAM8 modulýasiýasy boýunça göz kartalary we statistik gistogrammalar.

Bu iş 110 GHz-lik 3 dB geçirijilik ukyby bolan ilkinji ýokary tizlikli LTOI elektro-optik modulýatoryny görkezýär. Intensiwlik modulýasiýasynyň göni anyklaýyş IMDD geçirijilik tejribelerinde enjam 405 Gbit/s bir daşaýjynyň maglumat geçirijilik tizligine ýetýär, bu bolsa LNOI we plazma modulýatorlary ýaly bar bolan elektro-optik platformalaryň iň gowy öndürijiligine deňeşdirilip bilner. Geljekde has çylşyrymlyIQ modulatorydizaýnlar ýa-da has ösen signal ýalňyşlyklaryny düzetmek usullary ýa-da kwars substratlary ýaly pes mikrotolkun ýitgisi substratlaryny ulanmak arkaly litium tantalat enjamlarynyň 2 Tbit/s ýa-da ondan ýokary aragatnaşyk tizligine ýetmegine garaşylýar. LTOI-nyň beýleki RF süzgüç bazarlarynda giňden ulanylmagy sebäpli pes iki öwüşginlilik we ölçek täsiri ýaly aýratyn artykmaçlyklary bilen utgaşdyrylan litium tantalat fotonika tehnologiýasy täze nesil ýokary tizlikli optiki aragatnaşyk ulgamlary we mikrotolkun fotonika ulgamlary üçin arzan, pes kuwwatly we ultra ýokary tizlikli çözgütleri hödürlär.