Келечекэлектро-оптикалык модуляторлор
Электро-оптикалык модуляторлор заманбап оптоэлектрондук системаларда борбордук ролду ойнойт, жарыктын касиеттерин жөнгө салуу менен байланыштан баштап кванттык эсептөөгө чейинки көптөгөн тармактарда маанилүү ролду ойнойт. Бул макалада электро-оптикалык модулятор технологиясынын учурдагы абалы, акыркы жетишкендиктери жана келечектеги өнүгүшү талкууланат.
1-сүрөт: Ар кандай көрсөткүчтөрдү салыштырууоптикалык модулятортехнологиялар, анын ичинде жука пленкалуу литий ниобаты (TFLN), III-V электрдик абсорбция модуляторлору (EAM), кремний негизиндеги жана полимер модуляторлору киргизүү жоготуусу, өткөрүү жөндөмдүүлүгү, энергия керектөөсү, өлчөмү жана өндүрүштүк кубаттуулугу жагынан.
Кремний негизиндеги салттуу электрооптикалык модуляторлор жана алардын чектөөлөрү
Кремний негизиндеги фотоэлектрдик жарык модуляторлору көп жылдар бою оптикалык байланыш системаларынын негизи болуп келген. Плазмалык дисперсия эффектине негизделген мындай түзүлүштөр акыркы 25 жылда маалыматтарды берүү ылдамдыгын үч эсеге жогорулатып, олуттуу ийгиликтерге жетишти. Заманбап кремний негизиндеги модуляторлор PAM8 модуляциясы менен 224 Гбит/с чейинки 4 деңгээлдүү импульстук амплитудалык модуляцияга (PAM4), ал тургай 300 Гбит/с ашык ылдамдыкка жетише алышат.
Бирок, кремний негизиндеги модуляторлор материалдык касиеттерден келип чыккан фундаменталдык чектөөлөргө туш болушат. Оптикалык кабыл алгыч-трансиверлерге 200+ Гбоддон ашык боддук ылдамдык талап кылынганда, бул түзмөктөрдүн өткөрүү жөндөмдүүлүгү суроо-талапты канааттандыруу кыйынга турат. Бул чектөө кремнийдин өзүнө мүнөздүү касиеттеринен келип чыгат – жетиштүү өткөрүмдүүлүктү сактоо менен ашыкча жарыктын жоголушун болтурбоо тең салмактуулугу сөзсүз компромисстерди жаратат.
Жаңыдан пайда болуп жаткан модулятор технологиясы жана материалдары
Салттуу кремний негизиндеги модуляторлордун чектелүү мүмкүнчүлүктөрү альтернативдүү материалдарды жана интеграциялоо технологияларын изилдөөгө түрткү болду. Жука пленкалуу литий ниобаты жаңы муундагы модуляторлор үчүн эң келечектүү платформалардын бирине айланды.Жука пленкалуу литий ниобаты электро-оптикалык модуляторлорулитий ниобатынын эң сонун мүнөздөмөлөрүн мураска алат, анын ичинде: кең тунук терезе, чоң электро-оптикалык коэффициент (r33 = 31 pm/V) сызыктуу клетка Керрс эффектиси бир нече толкун узундуктарынын диапазондорунда иштей алат
Жука пленкалуу литий ниобаты технологиясындагы акыркы жетишкендиктер таң калыштуу натыйжаларды берди, анын ичинде ар бир канал үчүн 1,96 Тб/с маалымат берүү ылдамдыгы менен 260 Гбоддо иштеген модулятор бар. Платформа CMOS менен шайкеш келген дисктин чыңалуусун жана 100 ГГц 3 дБ өткөрүү жөндөмдүүлүгүн сыяктуу уникалдуу артыкчылыктарга ээ.
Жаңыдан пайда болуп жаткан технологиялык колдонмо
Электро-оптикалык модуляторлордун өнүгүшү көптөгөн тармактардагы жаңы колдонмолор менен тыгыз байланышта. Жасалма интеллект жана маалымат борборлору тармагында,жогорку ылдамдыктагы модуляторлоркийинки муундагы өз ара байланыштар үчүн маанилүү, ал эми жасалма интеллект эсептөө колдонмолору 800G жана 1.6T сайылуучу трансиверлерге болгон суроо-талапты күчөтүүдө. Модулятор технологиясы төмөнкүлөргө да колдонулат: кванттык маалыматты иштетүү; нейроморфтук эсептөө; Жыштык модуляцияланган үзгүлтүксүз толкун (ЖҮТТ); лидар; микротолкундуу фотон технологиясы.
Атап айтканда, жука пленкалуу литий ниобатынан жасалган электро-оптикалык модуляторлор оптикалык эсептөөчү иштетүүчү кыймылдаткычтарда күчтүүлүктү көрсөтүп, машиналык окутууну жана жасалма интеллект колдонмолорун тездеткен тез жана аз кубаттуулуктагы модуляцияны камсыз кылат. Мындай модуляторлор төмөнкү температураларда да иштей алат жана өтө өткөргүч линиялардагы кванттык-классикалык интерфейстер үчүн ылайыктуу.
Кийинки муундагы электрооптикалык модуляторлорду иштеп чыгуу бир нече негизги кыйынчылыктарга туш болууда: Өндүрүш наркы жана масштабы: жука пленкалуу литий ниобат модуляторлору учурда 150 мм пластина өндүрүү менен чектелет, бул чыгымдардын жогорулашына алып келет. Өнөр жай пленканын бирдейлигин жана сапатын сактоо менен пластинанын өлчөмүн кеңейтиши керек. Интеграция жана биргелешип долбоорлоо: ийгиликтүү иштеп чыгуужогорку өндүрүмдүү модуляторлороптоэлектроника жана электрондук чип дизайнерлеринин, EDA жеткирүүчүлөрүнүн, булактардын жана таңгактоо боюнча адистердин кызматташтыгын камтыган комплекстүү биргелешип долбоорлоо мүмкүнчүлүктөрүн талап кылат. Өндүрүш татаалдыгы: Кремнийге негизделген оптоэлектроника процесстери өнүккөн CMOS электроникасына караганда анча татаал эмес болсо да, туруктуу иштөөгө жана өндүрүмдүүлүккө жетүү үчүн олуттуу тажрыйба жана өндүрүш процессин оптималдаштыруу талап кылынат.
Жасалма интеллекттин өсүшү жана геосаясий факторлордун таасири астында, дүйнө жүзү боюнча өкмөттөрдөн, өнөр жайдан жана жеке сектордон бул тармакка инвестициялардын көбөйүшү байкалууда, бул академиялык чөйрө менен өнөр жайдын ортосундагы кызматташуу үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү түзүп, инновацияны тездетүүгө убада берет.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 30-декабры