Lithium tantalate (LTOI) ໂມດູເລເຕີ electro-optic ຄວາມໄວສູງ

Lithium tantalate (LTOI) ຄວາມໄວສູງໂມດູນ electro-optic

ການຈະລາຈອນຂໍ້ມູນທົ່ວໂລກຍັງສືບຕໍ່ຂະຫຍາຍຕົວ, ຂັບເຄື່ອນໂດຍການຮັບຮອງເອົາເຕັກໂນໂລຢີໃຫມ່ຢ່າງກວ້າງຂວາງເຊັ່ນ 5G ແລະປັນຍາປະດິດ (AI), ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບເຄື່ອງຮັບສັນຍານໃນທຸກລະດັບຂອງເຄືອຂ່າຍ optical. ໂດຍສະເພາະ, ເທກໂນໂລຍີ electro-optic modulator ລຸ້ນຕໍ່ໄປຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການເພີ່ມຂື້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນອັດຕາການໂອນຂໍ້ມູນເຖິງ 200 Gbps ໃນຊ່ອງທາງດຽວໃນຂະນະທີ່ຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ. ໃນສອງສາມປີຜ່ານມາ, ເທກໂນໂລຍີ silicon photonics ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຕະຫຼາດ optical transceiver, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນຄວາມຈິງທີ່ວ່າ silicon photonics ສາມາດຜະລິດມະຫາຊົນໂດຍໃຊ້ຂະບວນການ CMOS ແກ່. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, SOI electro-optic modulators ທີ່ອີງໃສ່ການກະແຈກກະຈາຍຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການແມ່ນປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍອັນໃຫຍ່ຫຼວງໃນແບນວິດ, ການໃຊ້ພະລັງງານ, ການດູດຊຶມຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການຟຣີແລະຄວາມບໍ່ເປັນເສັ້ນ. ເສັ້ນທາງເທກໂນໂລຍີອື່ນໆໃນອຸດສາຫະກໍາລວມມີ InP, ແຜ່ນບາງໆ lithium niobate LNOI, electro-optical polymers, ແລະວິທີແກ້ໄຂການເຊື່ອມໂຍງຫຼາຍຮູບແບບອື່ນໆ. LNOI ໄດ້ຖືກພິຈາລະນາເປັນການແກ້ໄຂທີ່ສາມາດບັນລຸການປະຕິບັດທີ່ດີທີ່ສຸດໃນຄວາມໄວສູງສຸດແລະການດັດແປງພະລັງງານຕ່ໍາ, ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ປະຈຸບັນມັນມີຄວາມທ້າທາຍບາງຢ່າງກ່ຽວກັບຂະບວນການຜະລິດແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ. ບໍ່ດົນມານີ້, ທີມງານໄດ້ເປີດຕົວແພລະຕະຟອມ photonic ປະສົມປະສານຂອງ lithium tantalate (LTOI) ທີ່ມີຄຸນສົມບັດ photoelectric ທີ່ດີເລີດແລະການຜະລິດຂະຫນາດໃຫຍ່, ເຊິ່ງຄາດວ່າຈະກົງກັນຫຼືເກີນການປະຕິບັດຂອງ lithium niobate ແລະ silicon optical platforms ໃນຫຼາຍຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຈົນກ່ວາໃນປັດຈຸບັນ, ອຸປະກອນຫຼັກຂອງການສື່ສານທາງ optical, ເຄື່ອງໂມດູນ electro-optic ຄວາມໄວສູງສຸດ, ຍັງບໍ່ໄດ້ຮັບການຢັ້ງຢືນຢູ່ໃນ LTOI.

 

ໃນການສຶກສານີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າທໍາອິດໄດ້ອອກແບບໂມດູນ electro-optic LTOI, ໂຄງສ້າງຂອງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 1. ໂດຍຜ່ານການອອກແບບໂຄງສ້າງຂອງແຕ່ລະຊັ້ນຂອງ lithium tantalate ກ່ຽວກັບ insulator ແລະຕົວກໍານົດການຂອງ electrode microwave, ການຂະຫຍາຍພັນ. ການຈັບຄູ່ຄວາມໄວຂອງໄມໂຄເວຟແລະຄື້ນແສງສະຫວ່າງໃນໂມດູນ electro-opticalໄດ້ຮັບຮູ້. ໃນແງ່ຂອງການຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍຂອງ electrode microwave ໄດ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໃນການເຮັດວຽກນີ້ເປັນຄັ້ງທໍາອິດສະເຫນີການນໍາໃຊ້ເງິນເປັນວັດສະດຸ electrode ທີ່ມີ conductivity ທີ່ດີກວ່າ, ແລະ electrode ເງິນໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍໄມໂຄເວຟໄດ້ 82% ເມື່ອທຽບກັບ. electrode ຄໍາທີ່ໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ.

ຮູບ. 1 LTOI electro-optic modulator ໂຄງປະກອບການ, ການອອກແບບການຈັບຄູ່ໄລຍະ, ການທົດສອບການສູນເສຍ electrode microwave.

ຮູບ. 2 ສະແດງໃຫ້ເຫັນອຸປະກອນທົດລອງແລະຜົນໄດ້ຮັບຂອງ LTOI electro-optic modulator ສໍາລັບປັບຄວາມເຂັ້ມງວດການກວດຫາໂດຍກົງ (IMDD) ໃນລະບົບການສື່ສານ optical. ການທົດລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ LTOI electro-optic modulator ສາມາດສົ່ງສັນຍານ PAM8 ໃນອັດຕາສັນຍານຂອງ 176 GBd ກັບ BER ວັດແທກຂອງ 3.8 × 10⁻² ຕ່ໍາກວ່າເກນ SD-FEC 25%. ສໍາລັບທັງສອງ 200 GBd PAM4 ແລະ 208 GBd PAM2, BER ແມ່ນຕໍ່າກວ່າເກນຂອງ 15% SD-FEC ແລະ 7% HD-FEC ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ຜົນການທົດສອບຕາ ແລະ histogram ໃນຮູບທີ 3 ສະແດງໃຫ້ເຫັນທາງສາຍຕາວ່າ LTOI electro-optic modulator ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໃນລະບົບການສື່ສານຄວາມໄວສູງທີ່ມີເສັ້ນຊື່ສູງແລະອັດຕາຄວາມຜິດພາດບິດຕ່ໍາ.

 

ຮູບ. 2 ທົດລອງໃຊ້ LTOI electro-optic modulator ສໍາລັບປັບຄວາມເຂັ້ມງວດDirect Detection (IMDD) ໃນລະບົບການສື່ສານ optical (a) ອຸປະກອນທົດລອງ; (b) ອັດຕາຄວາມຜິດພາດເລັກນ້ອຍທີ່ວັດແທກໄດ້ (BER) ຂອງສັນຍານ PAM8(ສີແດງ), PAM4(ສີຂຽວ) ແລະ PAM2(ສີຟ້າ) ເປັນໜ້າທີ່ຂອງອັດຕາສັນຍານ; (c) ສະກັດອັດຕາຂໍ້ມູນທີ່ໃຊ້ໄດ້ (AIR, dashed line) ແລະອັດຕາຂໍ້ມູນສຸດທິທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ (NDR, ເສັ້ນແຂງ) ສໍາລັບການວັດແທກທີ່ມີຄ່າອັດຕາຄວາມຜິດພາດບິດຕ່ໍາກວ່າຂອບເຂດຈໍາກັດ SD-FEC 25%; (d) ແຜນທີ່ຕາ ແລະ histograms ສະຖິຕິພາຍໃຕ້ໂມດູນ PAM2, PAM4, PAM8.

 

ວຽກງານນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງໂມດູນ Electro-optic ຄວາມໄວສູງ LTOI ທໍາອິດທີ່ມີແບນວິດ 3 dB ຂອງ 110 GHz. ໃນການທົດລອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງການກວດຈັບໂດຍກົງ IMDD, ອຸປະກອນບັນລຸອັດຕາຂໍ້ມູນສຸດທິຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການດຽວຂອງ 405 Gbit / s, ເຊິ່ງທຽບເທົ່າກັບການປະຕິບັດທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງແພລະຕະຟອມ electro-optical ທີ່ມີຢູ່ເຊັ່ນ LNOI ແລະ plasma modulators. ໃນອະນາຄົດ, ການນໍາໃຊ້ສະລັບສັບຊ້ອນຫຼາຍຕົວຄວບຄຸມ IQການອອກແບບຫຼືເຕັກນິກການແກ້ໄຂຄວາມຜິດພາດຂອງສັນຍານທີ່ກ້າວຫນ້າ, ຫຼືການນໍາໃຊ້ substrates ການສູນເສຍໄມໂຄເວຟຕ່ໍາເຊັ່ນ: substrates quartz, ອຸປະກອນ lithium tantalate ຄາດວ່າຈະບັນລຸອັດຕາການສື່ສານ 2 Tbit / s ຫຼືສູງກວ່າ. ສົມທົບກັບຂໍ້ໄດ້ປຽບສະເພາະຂອງ LTOI, ເຊັ່ນ: birefringence ຕ່ໍາແລະຜົນກະທົບຂະຫນາດເນື່ອງຈາກການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງຂອງຕົນໃນຕະຫຼາດການກັ່ນຕອງ RF ອື່ນໆ, ເຕັກໂນໂລຊີ lithium tantalate photonics ຈະສະຫນອງການແກ້ໄຂຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, ພະລັງງານຕ່ໍາແລະ ultra-ສູງສໍາລັບການຜະລິດຕໍ່ໄປສູງ. - ເຄືອ​ຂ່າຍ​ການ​ສື່​ສານ optical ຄວາມ​ໄວ​ແລະ​ລະ​ບົບ microwave photonics​.


ເວລາປະກາດ: 11-12-2024