Келечегиэлектр оптикалык модуляторлор
Электроптикалык модуляторлор жарыктын касиеттерин жөнгө салуу менен байланыштан кванттык эсептөөлөргө чейин көптөгөн тармактарда маанилүү роль ойноп, заманбап оптоэлектрондук системаларда борбордук ролду ойнойт. Бул макалада электрооптикалык модулятор технологиясынын учурдагы абалы, акыркы жетишкендиктери жана келечектеги өнүгүүсү талкууланат
1-сүрөт: Башкалардын иштешин салыштырууоптикалык модулятортехнологиялар, анын ичинде ичке пленка литий ниобаты (TFLN), III-V электрдик абсорбция модуляторлору (EAM), кремний негизиндеги жана полимердик модуляторлор киргизүүнү жоготуу, өткөрүү жөндөмдүүлүгү, энергия керектөө, өлчөмү жана өндүрүштүк кубаттуулугу боюнча.
Салттуу кремний негизиндеги электр оптикалык модуляторлор жана алардын чектөөлөрү
Кремний негизиндеги фотоэлектрдик жарык модуляторлору көп жылдар бою оптикалык байланыш системаларынын негизи болуп саналат. Плазманын дисперсиялык эффектинин негизинде мындай приборлор акыркы 25 жылдын ичинде көрүнүктүү прогресске жетишип, маалыматтарды берүү ылдамдыгын үч эсеге жогорулатты. Заманбап кремнийге негизделген модуляторлор 4-деңгээлдүү импульстук амплитудалык модуляцияга (PAM4) 224 Гб/сек чейин, ал тургай, PAM8 модуляциясы менен 300 Гб/с жогору жете алат.
Бирок, кремний негизиндеги модуляторлор материалдык касиеттеринен келип чыккан негизги чектөөлөргө туш болушат. Оптикалык трансиверлер 200+ Гбауддан ашык ылдамдыкты талап кылганда, бул түзмөктөрдүн өткөрүү жөндөмдүүлүгү суроо-талапты канааттандыруу кыйынга турат. Бул чектөө кремнийдин мүнөздүү касиеттеринен келип чыгат - жетиштүү өткөргүчтүктү сактоо менен жарыкты ашыкча жоготпоо балансы сөзсүз келишпестиктерди жаратат.
Өнүгүп келе жаткан модулятордук технологиялар жана материалдар
Кремнийге негизделген салттуу модуляторлордун чектөөлөрү альтернативдик материалдарды жана интеграциялык технологияларды изилдөөгө түрткү болду. Жука пленка литий ниобаты модуляторлордун жаңы мууну үчүн эң келечектүү платформалардын бири болуп калды.Жука пленкалуу литий ниобаттык электро-оптикалык модуляторлоржапырт литий ниобаттын эң сонун мүнөздөмөлөрүн мурастайт, анын ичинде: кенен тунук терезе, чоң электро-оптикалык коэффициент (r33 = 31 pm/V) сызыктуу клетка Керрс эффекти бир нече толкун узундуктарында иштей алат
Жука пленкадагы литий ниобат технологиясындагы акыркы жетишкендиктер укмуштуудай натыйжаларды берди, анын ичинде 260 Гбаудда иштеген модулятор ар бир каналда 1,96 Тб/с маалымат ылдамдыгы менен. Платформанын уникалдуу артыкчылыктары бар, мисалы, CMOS-шайкеш диск чыңалуу жана 3-дБ өткөрүү жөндөмдүүлүгү 100 ГГц.
Өнүгүп келе жаткан технология колдонмо
Электр оптикалык модуляторлордун өнүгүшү көптөгөн тармактарда пайда болгон колдонмолор менен тыгыз байланыштуу. Жасалма интеллект жана маалымат борборлору жаатында,жогорку ылдамдыктагы модуляторлоркийинки муундун өз ара байланыштары үчүн маанилүү жана AI эсептөө тиркемелери 800G жана 1.6T сайма кабыл алгычтарга суроо-талапты күчөтүүдө. Модулятор технологиясы ошондой эле колдонулат: кванттык маалыматты иштетүү нейроморфтук эсептөө Жыштык менен модуляцияланган үзгүлтүксүз толкун (FMCW) лидар микротолкундуу фотон технологиясы
Атап айтканда, жука пленкадагы литий ниобаты электро-оптикалык модуляторлор оптикалык эсептөөчү кыймылдаткычтарда күчтү көрсөтүп, машинаны үйрөнүүнү жана жасалма интеллект колдонмолорун тездетүүчү аз кубаттуулуктагы модуляцияны камсыз кылат. Мындай модуляторлор төмөнкү температурада да иштей алат жана өтө өткөргүч линиялардагы кванттык-классикалык интерфейстерге ылайыктуу.
Кийинки муундагы электрооптикалык модуляторлорду иштеп чыгуу бир нече негизги кыйынчылыктарга дуушар болот: Өндүрүштүн баасы жана масштабы: жука пленкалуу литий ниобат модуляторлору учурда 150 мм пластинка өндүрүү менен чектелет, натыйжада чыгымдар жогору. Тармак пленканын бирдейлигин жана сапатын сактоо менен пластинанын өлчөмүн кеңейтүүсү керек. Интеграция жана биргелешип дизайн: ийгиликтүү өнүгүүжогорку натыйжалуу модуляторлороптоэлектрониканын жана электрондук чип дизайнерлеринин, EDA берүүчүлөрдүн, фонттордун жана таңгактоочу эксперттердин кызматташуусун камтыган комплекстүү долбоорлоо мүмкүнчүлүктөрүн талап кылат. Өндүрүштүн татаалдыгы: кремнийге негизделген оптоэлектроника процесстери өнүккөн CMOS электроникасына караганда анча татаал эмес болсо да, туруктуу иштөөгө жана түшүмгө жетүү үчүн олуттуу тажрыйба жана өндүрүш процессин оптималдаштыруу талап кылынат.
AI бум жана геосаясий факторлор менен шартталган бул талаа дүйнө жүзү боюнча өкмөттөрдөн, өнөр жайдан жана жеке сектордон инвестициянын көбөйүшүнө алып келүүдө, бул академия менен өнөр жай ортосунда кызматташуу үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү түзүп, инновацияларды тездетүүнү убада кылууда.
Посттун убактысы: 2024-жылдын 30-декабрына чейин