Litij tantalat (ltoi) velika brzinaelektro-optički modulator
Globalni promet podataka i dalje raste, vođen širokim usvajanjem novih tehnologija kao što su 5G i umjetna inteligencija (AI), što predstavlja značajne izazove primopredajnika na svim razinama optičkih mreža. Konkretno, tehnologija elektro-optičkog modulatora sljedeće generacije zahtijeva značajno povećanje brzine prijenosa podataka na 200 Gbps u jednom kanalu, istovremeno smanjujući potrošnju i troškove energije. U posljednjih nekoliko godina, tehnologija silicijske fotonike široko se koristi na tržištu optičkog primopredajnika, uglavnom zbog činjenice da se silicijska fotonika može masovno proizvoditi pomoću zrelog procesa CMOS. Međutim, SOI elektro-optički modulatori koji se oslanjaju na disperziju nosača suočavaju se s velikim izazovima u propusnoj propusnosti, potrošnji energije, apsorpciji slobodnog nosača i nelinearnosti modulacije. Ostale tehnološke rute u industriji uključuju INP, tanki film litij niobate lnoi, elektro-optičke polimere i ostale heterogene integracije na više platformi. LNOI se smatra rješenjem koje može postići najbolje performanse u ultra velike brzine i modulacije male snage, međutim, trenutno ima neke izazove u pogledu procesa masovne proizvodnje i troškova. Nedavno je tim lansirao tanku filmsku litij tantalata (LTOI) integriranu fotonsku platformu s izvrsnim fotoelektričnim svojstvima i velikom proizvodnjom, za koje se očekuje da će uskladiti ili čak premašiti performanse litij niobate i silikonskih optičkih platformi u mnogim aplikacijama. Međutim, do sada je temeljni uređajoptička komunikacija, Ultra-visoki elektro-optički modulator, nije provjeren u LTOI.
U ovom istraživanju, istraživači su prvo osmislili LTOI elektro-optički modulator, čija je struktura prikazana na slici 1.. Kroz dizajn strukture svakog sloja litij tantalata na izolatoru i parametri mikrovalne elektrode, podudaranje brzine širenja mikrovalne i laganog vala uelektro-optički modulatorrealizira se. U smislu smanjenja gubitka mikrovalne elektrode, istraživači u ovom radu prvi su put predložili upotrebu srebra kao materijala za elektrodu s boljom vodljivošću, a pokazalo se da srebrna elektroda smanjuje gubitak mikrovalne pećnice na 82% u usporedbi s široko korištenom zlatnom elektrodom.
Fi. 1 LTOI Struktura elektro-optičkog modulatora, dizajn podudaranja faza, test gubitka elektrode mikrovalne.
Fi. 2 prikazuje eksperimentalni aparat i rezultate LTOI elektro-optičkog modulatora zamoduliran intenzitetIzravno otkrivanje (IMDD) u optičkim komunikacijskim sustavima. Eksperimenti pokazuju da LTOI elektro-optički modulator može prenijeti PAM8 signale pri brzini znaka od 176 GBD s izmjerenim BER od 3,8 × 10⁻² ispod praga od 25% SD-FEC. I za 200 GBD PAM4 i 208 GBD PAM2, BER je bio značajno niži od praga od 15% SD-FEC i 7% HD-FEC. Ispitivanje oka i histograma rezultira na slici 3 vizualno pokazuje da se LTOI elektro-optički modulator može koristiti u komunikacijskim sustavima velike brzine s visokom linearnošću i niskom brzinom pogreške.
Fi. 2 Eksperiment pomoću LTOI elektro-optičkog modulatora zaModuliran intenzitetIzravno otkrivanje (IMDD) u optičkom komunikacijskom sustavu (a) eksperimentalni uređaj; (b) mjerena brzina pogreške (BER) PAM8 (crvena), PAM4 (zelena) i PAM2 (plava) signala kao funkcija brzine znaka; (c) ekstrahirana upotrebljiva stopa informacija (zrak, isprekidana linija) i pridružena neto brzina prijenosa (NDR, Solid Line) za mjerenja s vrijednostima brzine bitne pogreške ispod 25% SD-FEC granice; (d) Karte očiju i statistički histogrami pod PAM2, PAM4, PAM8 modulacija.
Ovaj rad pokazuje prvi LTOI-optički modulator velike brzine s 3 dB propusnosti od 110 GHz. U modulaciji intenziteta izravno otkrivanje eksperimenata prijenosa IMDD, uređaj postiže neto brzinu podataka s jednim nosačem od 405 Gbit/s, što je usporedivo s najboljim performansama postojećih elektro-optičkih platformi kao što su LNOI i plazma modulatori. U budućnosti koristeći složenijeIQ modulatorDizajni ili naprednije tehnike korekcije pogreške signala ili korištenjem nižih supstrata za gubitak mikrovalne pećnice, kao što su kvarcni supstrati, očekuje se da će uređaji za litij tantalate postići stopu komunikacije od 2 TBIT/s ili više. U kombinaciji s LTOI-jevim specifičnim prednostima, kao što su niža birefringentnost i učinak skale zbog svoje široke primjene na drugim tržištima RF filtra, tehnologija litij tantalata fotonika pružit će rješenja s niskim cijenama i ultra-brzinama za velike optičke komunikacijske mreže sljedeće generacije.
Post Vrijeme: prosinac 11-2024