Літій Танталат (LTOI) Висока швидкістьЕлектрооптичний модулятор
Глобальний трафік даних продовжує зростати, керований широким прийняттям нових технологій, таких як 5G та штучний інтелект (AI), що створює значні проблеми для приймачів на всіх рівнях оптичних мереж. Зокрема, електро -оптичний модулятор наступного покоління вимагає значного збільшення швидкості передачі даних до 200 Гбіт / с в одному каналі, зменшуючи при цьому споживання енергії та витрат. За останні кілька років технологія Silicon Photonics широко використовується на ринку оптичних приймачів, головним чином через те, що кремнієва фотоніка може бути масовою, використовуючи зрілий процес CMOS. Однак електро -оптичні модулятори SOI, які покладаються на дисперсію носія, стикаються з великими проблемами у пропускній здатності, споживанні електроенергії, вільний поглинання носія та нелінійність модуляції. Інші технологічні маршрути в галузі включають INP, тонкі плівки літієві ніобат LNOI, електрооптичні полімери та інші багатоплатформні гетерогенні інтеграційні рішення. LNOI вважається рішенням, яке може досягти найкращих показників у надвисокій швидкості та модуляції з низькою потужністю, однак він має певні проблеми з точки зору масового виробничого процесу та витрат. Нещодавно команда запустила інтегровану фотонну платформу з тонкою плівкою літію (LTOI) з чудовими фотоелектричними властивостями та масштабним виробництвом, яке, як очікується, відповідає або навіть перевищить продуктивність літієвих ніобатів та кремнієвих оптичних платформ у багатьох додатках. Однак до цих пір основний пристрійоптичне спілкування, ультра-швидкісний електроооптичний модулятор, не перевірявся в LTOI.
У цьому дослідженні дослідники спочатку розробили електро -оптичний модулятор LTOI, структура якого показана на малюнку 1. Через проект структури кожного шару літію на ізоляторі та параметри мікрохвильового електрода, відповідність швидкості розповсюдження мікрохвильової та світлої хвилі вЕлектроптичний модуляторреалізується. Що стосується зменшення втрати мікрохвильового електрода, то дослідники в цій роботі вперше запропонували використовувати срібло як електродний матеріал з кращою провідністю, і було показано, що електрод срібла зменшує втрату мікрохвильової печі до 82% порівняно з широко використовуваним золотим електродом.
Рис. 1 ЛТОІ Електро-Оптоптичний модулятор, конструкція зіставлення фаз, тест на втрати електрода мікрохвильового електрода.
Рис. 2 показує експериментальний апарат та результати електро -оптичного модулятора LTOI дляінтенсивність модульованаПряме виявлення (IMDD) в оптичних системах зв'язку. Експерименти показують, що електро -оптичний модулятор LTOI може передавати сигнали PAM8 зі швидкістю знаку 176 ГБД із вимірюваним BER 3,8 × 10⁻² нижче 25% порогу SD-FEC. Для 200 GBD PAM4 та 208 GBD PAM2 BER був значно нижчим, ніж поріг 15% SD-FEC та 7% HD-FEC. Випробування очей та гістограми призводить до того, що на малюнку 3 візуально демонструють, що електро -оптичний модулятор LTOI може використовуватися у високошвидкісних системах зв'язку з високою лінійністю та низькою швидкістю помилок.
Рис. 2 Експеримент за допомогою електро -оптичного модулятора LTOI дляІнтенсивність модульованаПряме виявлення (IMDD) в оптичній системі зв'язку (a) експериментальний пристрій; (b) виміряна швидкість помилок (BER) PAM8 (червоного), PAM4 (зеленого) та PAM2 (синій) сигналів як функція швидкості знаку; (c) витягнута корисна швидкість інформації (повітряна, пунктирна лінія) та пов'язана з ними чиста швидкість передачі даних (NDR, суцільна лінія) для вимірювань із значеннями швидкості біт-помилок нижче 25% ліміту SD-FEC; (d) Карти очей та статистичні гістограми при модуляції PAM2, PAM4, PAM8.
Ця робота демонструє перший високошвидкісний електро -оптичний модулятор LTOI з пропускною здатністю 3 дБ 110 ГГц. У модуляції інтенсивності Прямий експерименти з передачі IMDD пристрій досягає однієї швидкості передачі даних 405 Гбіт/с, що можна порівняти з найкращими показниками існуючих електрооптичних платформ, таких як LNOI та модулятори плазми. В майбутньому, використовуючи більш складнеМодулятор IQКонструкції або більш вдосконалені методи виправлення помилок сигналу або використання нижчих субстратів втрат мікрохвильової піч, такі як кварцові субстрати, пристрої, що танталат літію, очікується, досягають швидкості комунікації на 2 тбіт/с або вище. У поєднанні з специфічними перевагами LTOI, такими як нижчий відрив та ефект масштабу, завдяки його широкому застосуванню на інших ринках фільтрів РФ, літієва технологія фотоніки забезпечить низькі, низькі потужні та надвисокі швидкості для оптичних комунікаційних мереж наступного покоління та мікрохвильові фотоніки.
Час посади: 11-2024 грудня