Masa depan modulator éléktro optik

Masa depanmodulator éléktro optik

Modulator éléktro optik maénkeun peran sentral dina sistem optoéléktronik modéren, maénkeun peran penting dina seueur widang ti komunikasi dugi ka komputasi kuantum ku cara ngatur sipat cahaya. Makalah ieu ngabahas status ayeuna, kamajuan panganyarna sareng kamekaran téknologi modulator éléktro optik ka hareup.

Gambar 1: Babandingan kinerja tina rupa-rupamodulator optiktéknologi, kalebet thin film lithium niobate (TFLN), III-V electrical absorption modulator (EAM), silikon-based modulator sareng polimér dina hal insertion loss, bandwidth, konsumsi daya, ukuran, sareng kapasitas manufaktur.

Modulator éléktrooptik basis silikon tradisional sareng watesanna

Modulator cahaya fotolistrik basis silikon parantos janten dasar sistem komunikasi optik salami mangtaun-taun. Dumasar kana pangaruh dispersi plasma, alat sapertos kitu parantos ngadamel kamajuan anu luar biasa salami 25 taun ka pengker, ningkatkeun laju transfer data ku tilu kali lipat. Modulator basis silikon modéren tiasa ngahontal modulasi amplitudo pulsa 4 tingkat (PAM4) dugi ka 224 Gb/s, sareng bahkan langkung ti 300 Gb/s nganggo modulasi PAM8.

Nanging, modulator berbasis silikon nyanghareupan watesan dasar anu asalna tina sipat bahan. Nalika transceiver optik meryogikeun laju baud langkung ti 200+ Gbaud, bandwidth alat-alat ieu hésé pikeun minuhan paménta. Watesan ieu asalna tina sipat-sipat bawaan silikon - kasaimbangan pikeun nyingkahan leungitna cahaya anu kaleuleuwihi bari ngajaga konduktivitas anu cekap nyiptakeun tradeoff anu teu bisa dihindari.

Téhnologi sareng bahan modulator anu muncul

Kawatesanan modulator basis silikon tradisional parantos ngadorong panalungtikan kana bahan alternatif sareng téknologi integrasi. Niobate litium pilem ipis parantos janten salah sahiji platform anu paling ngajangjikeun pikeun generasi modulator énggal.Modulator éléktro-optik litium niobate pilem ipisngawaris ciri anu saé tina niobate litium massal, kalebet: jandela transparan anu lega, koéfisién éléktro-optik anu ageung (r33 = 31 pm/V) sél linier Éfék Kerrs tiasa beroperasi dina sababaraha rentang panjang gelombang

Kamajuan anyar dina téknologi niobate litium pilem ipis parantos ngahasilkeun hasil anu luar biasa, kalebet modulator anu beroperasi dina 260 Gbaud kalayan laju data 1,96 Tb/s per saluran. Platform ieu ngagaduhan kaunggulan unik sapertos tegangan drive anu cocog sareng CMOS sareng bandwidth 3-dB 100 GHz.

Aplikasi téknologi anu muncul

Kamekaran modulator éléktro optik raket patalina jeung aplikasi nu keur muncul dina loba widang. Dina widang kecerdasan jieunan jeung puseur data,modulator kecepatan tinggipenting pikeun generasi interkoneksi salajengna, sareng aplikasi komputasi AI ngadorong paménta pikeun transceiver pluggable 800G sareng 1.6T. Téhnologi modulator ogé diterapkeun kana: pamrosésan informasi kuantum komputasi neuromorfik gelombang kontinyu modulasi frékuénsi (FMCW) téknologi foton gelombang mikro lidar

Utamana, modulator éléktro-optik litium niobate pilem ipis némbongkeun kakuatan dina mesin pamrosésan komputasi optik, nyadiakeun modulasi kakuatan rendah anu gancang anu ngagancangkeun pembelajaran mesin sareng aplikasi kecerdasan jieunan. Modulator sapertos kitu ogé tiasa beroperasi dina suhu anu handap sareng cocog pikeun antarmuka kuantum-klasik dina jalur superkonduktor.

Pangwangunan modulator éléktro optik generasi salajengna nyanghareupan sababaraha tantangan utama: Biaya sareng skala produksi: modulator litium niobate pilem ipis ayeuna diwatesan pikeun produksi wafer 150 mm, anu ngahasilkeun biaya anu langkung luhur. Industri ieu kedah ngalegaan ukuran wafer bari ngajaga keseragaman sareng kualitas pilem. Integrasi sareng Desain babarengan: Pangwangunan anu suksés tinamodulator kinerja tinggimeryogikeun kamampuan ko-desain anu komprehensif, anu ngalibatkeun kolaborasi désainer optoéléktronik sareng chip éléktronik, supplier EDA, fount, sareng ahli kemasan. Kompleksitas manufaktur: Sanaos prosés optoéléktronik berbasis silikon kirang rumit tibatan éléktronik CMOS canggih, ngahontal kinerja sareng hasil anu stabil meryogikeun kaahlian anu signifikan sareng optimasi prosés manufaktur.

Didorong ku booming AI sareng faktor geopolitik, widang ieu nampi paningkatan investasi ti pamaréntah, industri sareng séktor swasta di sakumna dunya, nyiptakeun kasempetan énggal pikeun kolaborasi antara akademisi sareng industri sareng jangji pikeun ngagancangkeun inovasi.