ອະນາຄົດຂອງຕົວປັບແສງໄຟຟ້າ

ອະນາຄົດຂອງຕົວປັບແສງໄຟຟ້າ

ຕົວປັບແສງໄຟຟ້າມີບົດບາດສຳຄັນໃນລະບົບອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ທັນສະໄໝ, ມີບົດບາດສຳຄັນໃນຫຼາຍຂົງເຂດຕັ້ງແຕ່ການສື່ສານຈົນເຖິງການປະມວນຜົນແບບຄວອນຕຳໂດຍການຄວບຄຸມຄຸນສົມບັດຂອງແສງ. ບົດຄວາມນີ້ສົນທະນາກ່ຽວກັບສະຖານະພາບໃນປະຈຸບັນ, ຄວາມກ້າວໜ້າລ່າສຸດ ແລະ ການພັດທະນາໃນອະນາຄົດຂອງເຕັກໂນໂລຊີຕົວປັບແສງໄຟຟ້າ.

ຮູບທີ 1: ການປຽບທຽບປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນຕ່າງໆຕົວປັບສັນຍານແສງເຕັກໂນໂລຊີຕ່າງໆ, ລວມທັງ lithium niobate ແບບຟິມບາງ (TFLN), ຕົວດັດແປງການດູດຊຶມໄຟຟ້າ III-V (EAM), ຕົວດັດແປງທີ່ອີງໃສ່ຊິລິໂຄນ ແລະ ໂພລີເມີ ໃນແງ່ຂອງການສູນເສຍການແຊກ, ແບນວິດ, ການໃຊ້ພະລັງງານ, ຂະໜາດ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດ.

ຕົວດັດແປງໄຟຟ້າແສງທີ່ອີງໃສ່ຊິລິໂຄນແບບດັ້ງເດີມ ແລະ ຂໍ້ຈຳກັດຂອງມັນ

ຕົວປັບແສງໂຟໂຕອີເລັກທຣິກທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນໄດ້ເປັນພື້ນຖານຂອງລະບົບການສື່ສານທາງແສງເປັນເວລາຫຼາຍປີ. ໂດຍອີງໃສ່ຜົນກະທົບຂອງການກະຈາຍຂອງພລາສມາ, ອຸປະກອນດັ່ງກ່າວມີຄວາມຄືບໜ້າທີ່ໂດດເດັ່ນໃນໄລຍະ 25 ປີທີ່ຜ່ານມາ, ເຊິ່ງເພີ່ມອັດຕາການໂອນຂໍ້ມູນຂຶ້ນສາມລຳດັບ. ຕົວປັບແສງທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນທີ່ທັນສະໄໝສາມາດບັນລຸການປັບຄວາມກວ້າງຂອງກຳມະຈອນ 4 ລະດັບ (PAM4) ສູງເຖິງ 224 Gb/s, ແລະແມ່ນແຕ່ຫຼາຍກວ່າ 300 Gb/s ດ້ວຍການປັບຄວາມກວ້າງຂອງ PAM8.

ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຕົວດັດແປງທີ່ອີງໃສ່ຊິລິກອນປະເຊີນກັບຂໍ້ຈຳກັດພື້ນຖານທີ່ເກີດຈາກຄຸນສົມບັດຂອງວັດສະດຸ. ເມື່ອເຄື່ອງຮັບສົ່ງສັນຍານແບບ optical ຕ້ອງການອັດຕາ baud ຫຼາຍກວ່າ 200+ Gbaud, ແບນວິດຂອງອຸປະກອນເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຍາກທີ່ຈະຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການ. ຂໍ້ຈຳກັດນີ້ເກີດຈາກຄຸນສົມບັດທີ່ມີຢູ່ໃນຊິລິກອນ - ຄວາມສົມດຸນຂອງການຫຼີກລ່ຽງການສູນເສຍແສງສະຫວ່າງຫຼາຍເກີນໄປໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄວາມນຳໄຟຟ້າທີ່ພຽງພໍສ້າງການແລກປ່ຽນທີ່ຫຼີກລ່ຽງບໍ່ໄດ້.

ເຕັກໂນໂລຊີ ແລະ ວັດສະດຸໂມດູເລເຕີທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂຶ້ນມາໃໝ່

ຂໍ້ຈຳກັດຂອງໂມດູເລດທີ່ອີງໃສ່ຊິລິໂຄນແບບດັ້ງເດີມໄດ້ຊຸກຍູ້ການຄົ້ນຄວ້າໄປສູ່ວັດສະດຸທາງເລືອກ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີການປະສົມປະສານ. ລີທຽມໄນໂອເບດຟິມບາງໄດ້ກາຍເປັນໜຶ່ງໃນແພລດຟອມທີ່ມີຄວາມຫວັງທີ່ສຸດສຳລັບໂມດູເລດລຸ້ນໃໝ່.ຕົວດັດແປງໄຟຟ້າແສງ lithium niobate ແບບຟິມບາງສືບທອດຄຸນລັກສະນະທີ່ດີເລີດຂອງ lithium niobate ທີ່ມີປະລິມານຫຼາຍ, ລວມທັງ: ປ່ອງຢ້ຽມກວ້າງໂປ່ງໃສ, ສຳປະສິດໄຟຟ້າແສງຂະໜາດໃຫຍ່ (r33 = 31 pm/V) ເຊວເສັ້ນຊື່ ຜົນກະທົບຂອງ Kerrs ສາມາດເຮັດວຽກໃນຫຼາຍລະດັບຄວາມຍາວຄື່ນ.

ຄວາມກ້າວໜ້າຫຼ້າສຸດໃນເຕັກໂນໂລຊີ lithium niobate ແບບຟິມບາງໄດ້ໃຫ້ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ໜ້າປະທັບໃຈ, ລວມທັງໂມດູເລດທີ່ເຮັດວຽກດ້ວຍຄວາມໄວ 260 Gbaud ດ້ວຍອັດຕາຂໍ້ມູນ 1.96 Tb/s ຕໍ່ຊ່ອງ. ແພລດຟອມດັ່ງກ່າວມີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ເປັນເອກະລັກເຊັ່ນ: ແຮງດັນໄດຣຟ໌ທີ່ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບ CMOS ແລະແບນວິດ 3-dB ທີ່ 100 GHz.

ການນຳໃຊ້ເຕັກໂນໂລຢີທີ່ພົ້ນເດັ່ນ

ການພັດທະນາຂອງຕົວດັດແປງໄຟຟ້າແສງແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງໃກ້ຊິດກັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ເກີດຂຶ້ນໃໝ່ໃນຫຼາຍໆຂົງເຂດ. ໃນຂົງເຂດປັນຍາປະດິດແລະສູນຂໍ້ມູນ,ຕົວປັບຄວາມໄວສູງມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ການເຊື່ອມຕໍ່ລຸ້ນຕໍ່ໄປ, ແລະ ແອັບພລິເຄຊັນການຄຳນວນ AI ກຳລັງຊຸກຍູ້ຄວາມຕ້ອງການສຳລັບເຄື່ອງຮັບສົ່ງສັນຍານ 800G ແລະ 1.6T ທີ່ສາມາດສຽບໄດ້. ເທັກໂນໂລຢີໂມດູເລເຕີຍັງຖືກນຳໃຊ້ກັບ: ການປະມວນຜົນຂໍ້ມູນຄວອນຕຳ, ການຄຳນວນແບບ neuromorphic, ຄື້ນຄວາມຖີ່ຕໍ່ເນື່ອງແບບ modulated (FMCW), ເທັກໂນໂລຢີໂຟຕອນໄມໂຄເວຟ lidar.

ໂດຍສະເພາະ, ຕົວປັບປ່ຽນໄຟຟ້າແສງ lithium niobate ແບບຟິມບາງສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມເຂັ້ມແຂງໃນເຄື່ອງຈັກປະມວນຜົນການຄິດໄລ່ທາງແສງ, ໃຫ້ການປັບປ່ຽນພະລັງງານຕໍ່າທີ່ໄວເຊິ່ງເລັ່ງການຮຽນຮູ້ຂອງເຄື່ອງຈັກ ແລະ ການນຳໃຊ້ປັນຍາປະດິດ. ຕົວປັບປ່ຽນດັ່ງກ່າວຍັງສາມາດເຮັດວຽກຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຕໍ່າ ແລະ ເໝາະສົມສຳລັບການໂຕ້ຕອບແບບ quantum-classical ໃນສາຍ superconducting.

ການພັດທະນາຕົວປັບປ່ຽນໄຟຟ້າແສງລຸ້ນຕໍ່ໄປປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສຳຄັນຫຼາຍຢ່າງຄື: ຕົ້ນທຶນການຜະລິດ ແລະ ຂະໜາດ: ຕົວປັບປ່ຽນ lithium niobate ແບບຟິມບາງປະຈຸບັນຖືກຈຳກັດໃຫ້ຜະລິດແຜ່ນເວເຟີຂະໜາດ 150 ມມ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຕົ້ນທຶນສູງຂຶ້ນ. ອຸດສາຫະກຳຈຳເປັນຕ້ອງຂະຫຍາຍຂະໜາດແຜ່ນເວເຟີໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄວາມເປັນເອກະພາບ ແລະ ຄຸນນະພາບຂອງຟິມ. ການເຊື່ອມໂຍງ ແລະ ການອອກແບບຮ່ວມ: ການພັດທະນາທີ່ປະສົບຜົນສຳເລັດຂອງຕົວປັບປະສິດທິພາບສູງຕ້ອງການຄວາມສາມາດໃນການອອກແບບຮ່ວມກັນຢ່າງຄົບຖ້ວນ, ເຊິ່ງກ່ຽວຂ້ອງກັບການຮ່ວມມືຂອງນັກອອກແບບໂອໂຕເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ຊິບເອເລັກໂຕຣນິກ, ຜູ້ສະໜອງ EDA, ຜູ້ຜະລິດ ແລະ ຜູ້ຊ່ຽວຊານດ້ານການຫຸ້ມຫໍ່. ຄວາມຊັບຊ້ອນຂອງການຜະລິດ: ໃນຂະນະທີ່ຂະບວນການໂອໂຕເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ອີງໃສ່ຊິລິໂຄນມີຄວາມຊັບຊ້ອນໜ້ອຍກວ່າເອເລັກໂຕຣນິກ CMOS ທີ່ກ້າວໜ້າ, ການບັນລຸປະສິດທິພາບ ແລະ ຜົນຜະລິດທີ່ໝັ້ນຄົງຕ້ອງການຄວາມຊ່ຽວຊານ ແລະ ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຂະບວນການຜະລິດຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

ໂດຍໄດ້ຮັບແຮງຂັບເຄື່ອນຈາກການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ AI ແລະປັດໄຈທາງພູມິສາດການເມືອງ, ຂະແໜງການດັ່ງກ່າວກຳລັງໄດ້ຮັບການລົງທຶນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຈາກລັດຖະບານ, ອຸດສາຫະກຳ ແລະ ພາກເອກະຊົນທົ່ວໂລກ, ເຊິ່ງສ້າງໂອກາດໃໝ່ສຳລັບການຮ່ວມມືລະຫວ່າງວົງວິຊາການ ແລະ ອຸດສາຫະກຳ ແລະ ມີຄວາມຫວັງທີ່ຈະເລັ່ງນະວັດຕະກຳ.