Lityum tantalate (LTOI) ýokary tizlikli elektro-optiki modulýator

Lityum tantalate (LTOI) ýokary tizlikelektro-optiki modulýator

Optiki torlaryň ähli derejelerinde geçirijiler üçin möhüm kynçylyklary döredýän 5G we emeli intellekt (AI) ýaly täze tehnologiýalaryň giňden ornaşdyrylmagy netijesinde global maglumat traffigi ösmegini dowam etdirýär. Hususan-da, indiki nesil elektro-optiki modulýator tehnologiýasy, energiýa sarp edilişini we çykdajylaryny azaltmak bilen bir kanalda maglumat geçiriş nyrhlarynyň 200 Gbit / sek çenli ep-esli ýokarlanmagyny talap edýär. Soňky birnäçe ýylda optiki geçiriji bazarda kremniý fotonika tehnologiýasy giňden ulanyldy, esasanam kremniniň fotonikasynyň kämillik ýaşyna ýeten CMOS prosesi arkaly köpçülikleýin öndürilip bilinjekdigi sebäpli. Şeýle-de bolsa, daşaýjynyň dispersiýasyna bil baglaýan SOI elektro-optiki modulýatorlar geçirijilik giňliginde, energiýa sarp edilişinde, daşaýjylaryň erkin siňdirilmeginde we modulýasiýa çyzyksyzlygynda uly kynçylyklar bilen ýüzbe-ýüz bolýarlar. Senagatdaky beýleki tehnologiýa ugurlaryna InP, inçe film litiý niobat LNOI, elektro-optiki polimerler we beýleki köp platformaly birmeňzeş integrasiýa çözgütleri girýär. LNOI ultra ýokary tizlikli we pes güýçli modulirlemekde iň oňat öndürijilige ýetip biljek çözgüt hasaplanýar, ýöne häzirki wagtda köpçülikleýin önümçilik prosesi we bahasy babatynda käbir kynçylyklar bar. Recentlyakynda topar ajaýyp fotoelektrik aýratynlyklary we uly göwrümli önümçilik bilen inçe film litiý tantalata (LTOI) integrirlenen foton platformasyny işe girizdi, bu köp programmalarda litiý niobat we kremniy optiki platformalaryň işine laýyk geler ýa-da ondan ýokary bolar diýlip garaşylýar. Şeýle-de bolsa, şu wagta çenli esasy enjamoptiki aragatnaşyk, aşa ýokary tizlikli elektro-optiki modulýator, LTOI-de tassyklanmady.

Gözlegçiler bu gözlegde ilki bilen LTOI elektro-optiki modulýatoryny düzdüler, gurluşy 1-nji suratda görkezilýär. Izolýatorda litiý tantalatynyň her gatlagynyň gurluşynyň we mikrotolkunly elektrodyň parametrleriniň dizaýny arkaly mikrotolkun bilen ýagty tolkunyň çalt gabat gelmegielektro-optiki modulýatoramala aşyrylýar. Mikrotolkunly elektrodyň ýitgisini azaltmak nukdaýnazaryndan bu işde gözlegçiler ilkinji gezek kümüşi has gowy geçirijilikli elektrod materialy hökmünde ulanmagy teklip etdiler we kümüş elektrodyň mikrotolkun ýitgisini 82% -e çenli azaldandygy görkezildi. giňden ulanylýan altyn elektrod.

FIG. 1 LTOI elektro-optiki modulýator gurluşy, faza gabat gelýän dizaýn, mikrotolkunly elektrod ýitgisi synagy.

FIG. 2 üçin synag enjamy we LTOI elektro-optiki modulýatorynyň netijeleri görkezilýärintensiwligi modulirlendioptiki aragatnaşyk ulgamlarynda göni kesgitlemek (IMDD). Geçirilen synaglar LTOI elektro-optiki modulýatorynyň 25% SD-FEC bosagasyndan 3,8 × 10⁻² ölçenen BER bilen 176 GBd belgi tizliginde PAM8 signallaryny geçirip biljekdigini görkezýär. 200 GBd PAM4 we 208 GBd PAM2 üçin BER 15% SD-FEC we 7% HD-FEC çäklerinden ep-esli pesdi. 3-nji suratda göz we gistogramma synag netijeleri LTOI elektro-optiki modulýatorynyň ýokary çyzykly we pes ýalňyşlyk derejesi bilen ýokary tizlikli aragatnaşyk ulgamlarynda ulanylyp bilinjekdigini wizual görkezýär.

FIG. 2 LTOI elektro-optiki modulýatoryny ulanmak üçin synagDykyzlyk modulirlendiOptiki aragatnaşyk ulgamynda göni kesgitlemek (IMDD) (a) synag enjamy; (b) PAM8 (gyzyl), PAM4 (ýaşyl) we PAM2 (gök) signallaryň ölçenen bit ýalňyşlyk derejesi (BER); (c) 25% SD-FEC çäginden pes bitli ýalňyşlyk bahalary bilen ölçemek üçin ulanylýan maglumat derejesi (AIR, çyzylan çyzyk) we baglanyşykly arassa maglumat tizligi (NDR, gaty çyzyk); (d) PAM2, PAM4, PAM8 modulýasiýasy boýunça göz kartalary we statistik gistogrammalar.

Bu iş, 110 GGs 3 dB zolakly ilkinji ýokary tizlikli LTOI elektro-optiki modulýatory görkezýär. Güýçli modulýasiýa gönüden-göni kesgitlemek IMDD geçiriş synaglarynda, enjam LNOI we plazma modulýatorlary ýaly bar bolan elektro-optiki platformalaryň iň gowy öndürijiligi bilen deňeşdirip boljak 405 Gbit / s ýeke-täk göterijiniň sap maglumat tizligine ýetýär. Geljekde has çylşyrymly ulanmakIQ modulýatordizaýn ýa-da has ösen signal ýalňyşlaryny düzetmek usullary ýa-da kwars substratlary, litiý tantalat enjamlary ýaly pes mikrotolkun ýitgisi substratlaryny ulanmak 2 Tbit / s ýa-da has ýokary aragatnaşyk derejesine ýeter diýlip garaşylýar. LTOI-iň aýratyn birefringensiýasy we beýleki RF süzgüç bazarlarynda giňden ýaýramagy sebäpli masştab effekti ýaly aýratyn artykmaçlyklary bilen utgaşyp, litiý tantalat fotonika tehnologiýasy indiki nesil üçin arzan, pes kuwwatly we aşa ýokary tizlikli çözgütler bilen üpjün eder - çalt optiki aragatnaşyk torlary we mikrotolkunly fotonika ulgamlary.