Litium tantalat (LTOI) kecepatan dhuwurmodulator elektro-optik
Lalu lintas data global terus saya tambah, didorong dening adopsi teknologi anyar sing nyebar kayata 5G lan kecerdasan buatan (AI), sing nuwuhake tantangan sing signifikan kanggo transceiver ing kabeh tingkat jaringan optik. Khususé, teknologi modulator elektro-optik generasi sabanjure mbutuhake peningkatan kecepatan transfer data sing signifikan nganti 200 Gbps ing saluran tunggal nalika nyuda konsumsi energi lan biaya. Ing sawetara taun kepungkur, teknologi fotonik silikon wis digunakake sacara wiyar ing pasar transceiver optik, utamane amarga kasunyatan manawa fotonik silikon bisa diprodhuksi massal nggunakake proses CMOS sing wis diwasa. Nanging, modulator elektro-optik SOI sing gumantung ing dispersi operator ngadhepi tantangan gedhe ing bandwidth, konsumsi daya, penyerapan operator bebas lan nonlinieritas modulasi. Rute teknologi liyane ing industri kasebut kalebu InP, LNOI lithium niobate film tipis, polimer elektro-optik, lan solusi integrasi heterogen multi-platform liyane. LNOI dianggep minangka solusi sing bisa entuk kinerja paling apik ing modulasi kecepatan ultra-tinggi lan daya rendah, nanging saiki duwe sawetara tantangan babagan proses produksi massal lan biaya. Bubar iki, tim kasebut ngluncurake platform fotonik terintegrasi lithium tantalate film tipis (LTOI) kanthi sifat fotoelektrik sing apik banget lan manufaktur skala gedhe, sing diarepake bakal cocog utawa malah ngluwihi kinerja platform optik lithium niobate lan silikon ing pirang-pirang aplikasi. Nanging, nganti saiki, piranti inti sakakomunikasi optik, modulator elektro-optik kecepatan ultra-tinggi, durung diverifikasi ing LTOI.
Ing panliten iki, para peneliti pisanan ngrancang modulator elektro-optik LTOI, sing strukture dituduhake ing Gambar 1. Liwat desain struktur saben lapisan lithium tantalate ing insulator lan parameter elektroda gelombang mikro, pencocokan kecepatan rambatan gelombang mikro lan gelombang cahya ingmodulator elektro-optikwis kawujud. Babagan ngurangi mundhute elektroda gelombang mikro, para peneliti ing karya iki kanggo pisanan ngusulake panggunaan perak minangka bahan elektroda kanthi konduktivitas sing luwih apik, lan elektroda perak dituduhake bisa ngurangi mundhute gelombang mikro dadi 82% dibandhingake karo elektroda emas sing akeh digunakake.
Gambar 1 Struktur modulator elektro-optik LTOI, desain pencocokan fase, uji rugi elektroda gelombang mikro.
Gambar 2 nuduhake piranti eksperimen lan asil modulator elektro-optik LTOI kanggointensitas sing dimodulasideteksi langsung (IMDD) ing sistem komunikasi optik. Eksperimen kasebut nuduhake yen modulator elektro-optik LTOI bisa ngirim sinyal PAM8 kanthi tingkat tandha 176 GBd kanthi BER sing diukur 3,8 × 10⁻² ing ngisor ambang batas SD-FEC 25%. Kanggo PAM4 200 GBd lan PAM2 208 GBd, BER luwih murah tinimbang ambang batas 15% SD-FEC lan HD-FEC 7%. Asil tes mripat lan histogram ing Gambar 3 kanthi visual nuduhake yen modulator elektro-optik LTOI bisa digunakake ing sistem komunikasi kecepatan tinggi kanthi linearitas dhuwur lan tingkat kesalahan bit sing sithik.
Gambar 2 Eksperimen nggunakake modulator elektro-optik LTOI kanggoIntensitas dimodulasiDeteksi Langsung (IMDD) ing sistem komunikasi optik (a) piranti eksperimen; (b) Tingkat kesalahan bit (BER) sing diukur saka sinyal PAM8 (abang), PAM4 (ijo) lan PAM2 (biru) minangka fungsi saka tingkat tandha; (c) Tingkat informasi sing bisa digunakake sing diekstrak (AIR, garis putus-putus) lan tingkat data net sing ana gandhengane (NDR, garis padet) kanggo pangukuran kanthi nilai tingkat kesalahan bit ing ngisor watesan SD-FEC 25%; (d) Peta mripat lan histogram statistik ing modulasi PAM2, PAM4, PAM8.
Karya iki nduduhake modulator elektro-optik LTOI kecepatan tinggi pertama kanthi bandwidth 3 dB 110 GHz. Ing eksperimen transmisi IMDD deteksi langsung modulasi intensitas, piranti kasebut entuk kecepatan data net operator tunggal 405 Gbit/s, sing bisa dibandhingake karo kinerja paling apik saka platform elektro-optik sing wis ana kayata LNOI lan modulator plasma. Ing mangsa ngarep, nggunakake modulator elektro-optik sing luwih kompleksModulator IQdesain utawa teknik koreksi kesalahan sinyal sing luwih maju, utawa nggunakake substrat kerugian gelombang mikro sing luwih murah kayata substrat kuarsa, piranti lithium tantalate diarepake bisa 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 filter RF liyane, teknologi fotonik lithium tantalate bakal nyedhiyakake solusi sing murah, daya rendah, lan kecepatan ultra-tinggi kanggo jaringan komunikasi optik kecepatan tinggi generasi sabanjure lan sistem fotonik gelombang mikro.
Wektu kiriman: 11-Desember-2024