Lithium tantalate (LTOI) kacepetan dhuwurmodulator elektro-optik
Lalu lintas data global terus berkembang, didorong dening adopsi teknologi anyar sing nyebar kayata 5G lan intelijen buatan (AI), sing ndadekake tantangan penting kanggo transceiver ing kabeh tingkat jaringan optik. Khususe, teknologi modulator elektro-optik generasi sabanjure mbutuhake peningkatan sing signifikan ing tingkat transfer data nganti 200 Gbps ing saluran siji nalika nyuda konsumsi energi lan biaya. Ing sawetara taun kepungkur, teknologi fotonik silikon wis akeh digunakake ing pasar transceiver optik, utamane amarga fotonik silikon bisa diprodhuksi sacara massal nggunakake proses CMOS sing wis diwasa. Nanging, modulator elektro-optik SOI sing ngandelake panyebaran operator ngadhepi tantangan gedhe babagan bandwidth, konsumsi daya, panyerepan operator gratis lan nonlinearitas modulasi. Rute teknologi liyane ing industri kalebu InP, film tipis lithium niobate LNOI, polimer elektro-optik, lan solusi integrasi heterogen multi-platform liyane. LNOI dianggep minangka solusi sing bisa entuk kinerja paling apik ing modulasi kacepetan ultra-dhuwur lan modulasi daya sing sithik, nanging saiki ana sawetara tantangan ing babagan proses produksi massal lan biaya. Bubar, tim ngluncurake platform fotonik film tipis lithium tantalate (LTOI) kanthi sifat fotoelektrik sing apik lan manufaktur skala gedhe, sing samesthine bakal cocog utawa malah ngluwihi kinerja platform optik lithium niobate lan silikon ing akeh aplikasi. Nanging, nganti saiki, piranti inti sakakomunikasi optik, modulator elektro-optik kacepetan ultra-dhuwur, durung diverifikasi ing LTOI.
Ing panliten iki, peneliti pisanan ngrancang modulator elektro-optik LTOI, struktur sing ditampilake ing Gambar 1. Liwat desain struktur saben lapisan lithium tantalate ing insulator lan paramèter elektroda gelombang mikro, propagasi. kacepetan cocog gelombang gelombang mikro lan cahya ingmodulator elektro-optikdiwujudake. Ing babagan ngurangi mundhut elektroda gelombang mikro, peneliti ing karya iki pisanan ngusulake nggunakake salaka minangka bahan elektroda kanthi konduktivitas sing luwih apik, lan elektroda perak ditampilake nyuda mundhut gelombang mikro nganti 82% dibandhingake karo elektroda emas sing akeh digunakake.
Gbr. 1 Struktur modulator elektro-optik LTOI, desain pencocokan fase, uji rugi elektroda gelombang mikro.
Gbr. 2 nuduhake aparat eksperimen lan asil modulator elektro-optik LTOI kanggointensitas modulasideteksi langsung (IMDD) ing sistem komunikasi optik. Eksperimen kasebut nuduhake modulator elektro-optik LTOI bisa ngirim sinyal PAM8 kanthi tingkat tandha 176 GBd kanthi BER diukur 3.8 × 10⁻² ing ngisor ambang SD-FEC 25%. Kanggo 200 GBd PAM4 lan 208 GBd PAM2, BER luwih murah tinimbang ambang 15% SD-FEC lan 7% HD-FEC. Asil tes mripat lan histogram ing Gambar 3 kanthi visual nuduhake manawa modulator elektro-optik LTOI bisa digunakake ing sistem komunikasi kacepetan dhuwur kanthi linearitas dhuwur lan tingkat kesalahan bit sing sithik.
Gbr. 2 Eksperimen nggunakake modulator elektro-optik LTOI kanggoIntensitas modulasiDeteksi Langsung (IMDD) ing sistem komunikasi optik (a) piranti eksperimen; (b) Tingkat kesalahan bit sing diukur (BER) saka sinyal PAM8 (abang), PAM4 (ijo) lan PAM2 (biru) minangka fungsi saka tingkat tandha; (c) Ekstrak tingkat informasi sing bisa digunakake (AIR, garis putus-putus) lan tingkat data net sing gegandhengan (NDR, garis padhet) kanggo pangukuran kanthi nilai bit-error rate ing sangisore watesan SD-FEC 25%; (d) Peta mata lan histogram statistik miturut modulasi PAM2, PAM4, PAM8.
Karya iki nduduhake modulator elektro-optik LTOI kanthi kacepetan dhuwur kanthi bandwidth 3 dB 110 GHz. Ing intensitas modulasi deteksi langsung nyobi transmisi IMDD, piranti entuk siji operator net data rate 405 Gbit / s, kang iso dibandhingke karo kinerja paling apik saka ana platform elektro-optik kayata LNOI lan modulators plasma. Ing mangsa ngarep, nggunakake liyane KomplekModulator IQdesain utawa teknik koreksi kesalahan sinyal sing luwih maju, utawa nggunakake substrat kerugian gelombang mikro sing luwih murah kayata substrat kuarsa, piranti lithium tantalate samesthine bakal entuk tingkat komunikasi 2 Tbit / s utawa luwih dhuwur. Digabungake karo kaluwihan khusus LTOI, kayata birefringence sing luwih murah lan efek skala amarga aplikasi sing nyebar ing pasar panyaring RF liyane, teknologi fotonik tantalate lithium bakal nyedhiyakake solusi sing murah, kurang daya lan kacepetan ultra dhuwur kanggo generasi sabanjure. - jaringan komunikasi optik kacepetan lan sistem fotonik gelombang mikro.
Wektu kirim: Dec-11-2024