МайбутнєЕлектро оптичні модулятори
Електро -оптичні модулятори відіграють центральну роль у сучасних оптоелектронних системах, відіграючи важливу роль у багатьох галузях від зв'язку до квантових обчислень, регулюючи властивості світла. У цьому документі розглядається сучасний стан, останній прорив та майбутній розвиток технології електроптичного модулятора
Малюнок 1: Порівняння продуктивності різнихоптичний модуляторТехнології, включаючи тонку плівку літію ніобат (TFLN), III-V електричні модулятори поглинання (EAM), модулятори на основі кремнію та полімеру з точки зору втрати вставки, пропускної здатності, споживання електроенергії, розміру та виробничих потужностей.
Традиційні електромодулятори на основі кремнію та їх обмеження
Модулятори фотоелектричного світла на основі кремнію вже багато років є основою систем оптичних комунікацій. Виходячи з ефекту дисперсії в плазмі, такі пристрої досягли неабиякого прогресу за останні 25 років, збільшуючи швидкість передачі даних на три порядки. Сучасні модулятори на основі кремнію можуть досягти 4-рівня імпульсної амплітудної модуляції (PAM4) до 224 ГБ/с і навіть більше 300 ГБ/с з модуляцією PAM8.
Однак модулятори на основі кремнію стикаються з основними обмеженнями, що випливають із властивостей матеріалу. Коли оптичні приймачі потребують рівня передач понад 200+ GBAUD, пропускну здатність цих пристроїв важко задовольнити попит. Це обмеження випливає з притаманних властивостей кремнію - баланс уникнення надмірних втрат світла при збереженні достатньої провідності створює неминучі компроміси.
Нові технології та матеріали модулятора
Обмеження традиційних модуляторів на основі кремнію спричинили дослідження альтернативних матеріалів та технологій інтеграції. Тонка плівка літію Ніобат став однією з найбільш перспективних платформ для нового покоління модуляторів.Тонкі плівки літію Ніобат Електрооптичні модуляториУспадковуйте чудові характеристики сипучого літію Ніобату, включаючи: широке прозорого вікна, великий електрооптичний коефіцієнт (R33 = 31 PM/V) Лінійний ефект KERRS може працювати в декількох діапазонах довжини хвилі
Нещодавні досягнення в галузі тонкої плівки літієвої ніобатної технології дали неабиякі результати, включаючи модулятор, що працює на рівні 260 га, зі швидкістю передачі даних 1,96 ТБ/с на канал. Платформа має унікальні переваги, такі як CMOS-сумісна напруга приводу та 3-дБ пропускна здатність 100 ГГц.
Застосування технологій
Розробка електроптичних модуляторів тісно пов'язана з новими додатками у багатьох галузях. У галузі штучного інтелекту та центрів обробки даних,Високошвидкісні модуляториважливі для наступного покоління взаємозв'язків, а обчислювальні програми AI сприяють попиту на 800 г та 1,6T, що підключаються до приймачів. Технологія модулятора також застосовується до: квантової обробки інформації нейроморфна обчислювальна частота, модульована безперервною хвилею (FMCW) Мікрохвильова фотонна технологія LIDAR Мікрохвильова піч
Зокрема, електро -оптичні модулятори з тонкою плівкою літію Ніобат демонструють міцність в оптичних обчислювальних двигунах, що забезпечують швидку модуляцію малої потужності, що прискорює машинне навчання та програми штучного інтелекту. Такі модулятори також можуть працювати при низьких температурах і підходять для квантово-класичних інтерфейсів у надпровідних лініях.
Розробка електро-оптичних модуляторів нового покоління стикається з кількома основними проблемами: виробничі витрати та масштаби: тонкофільм літієвих ніобатних модуляторів наразі обмежуються 150 мм виробництва вафель, що призводить до більш високих витрат. Промисловість повинна розширити розмір пластини, зберігаючи рівномірність та якість плівки. Інтеграція та спільне проектування: успішний розвитокВисокопродуктивні модуляториПотрібні всебічні можливості спільного проектування, що включає співпрацю оптоелектроніки та дизайнерів електронних мікросхем, постачальників EDA, футів та фахівців упаковки. Складність виробництва: Хоча процеси оптоелектроніки на основі кремнію є менш складними, ніж вдосконалена електроніка CMOS, досягнення стабільних показників та врожаю вимагає значної оптимізації досвіду та виробничих процесів.
Керуючись бумом AI та геополітичними факторами, ця сфера отримує збільшення інвестицій урядів, промисловості та приватного сектору у всьому світі, створюючи нові можливості для співпраці між науковими виробами та промисловістю та обіцяючи прискорити інновації.
Час посади: 30-2024 грудня