Masa depan sakamodulator elektro optik
Modulator elektro optik nduweni peran penting ing sistem optoelektronik modern, nduweni peran penting ing pirang-pirang bidang wiwit saka komunikasi nganti komputasi kuantum kanthi ngatur sifat cahya. Makalah iki mbahas status saiki, terobosan paling anyar, lan pangembangan teknologi modulator elektro optik ing mangsa ngarep.
Gambar 1: Perbandingan kinerja saka macem-macemmodulator optikteknologi, kalebu thin film lithium niobate (TFLN), III-V electrical absorption modulator (EAM), silicon-based modulator lan polimer babagan insertion loss, bandwidth, konsumsi daya, ukuran, lan kapasitas manufaktur.
Modulator elektro optik berbasis silikon tradisional lan watesane
Modulator cahya fotoelektrik berbasis silikon wis dadi dhasar sistem komunikasi optik sajrone pirang-pirang taun. Adhedhasar efek dispersi plasma, piranti kasebut wis nggawe kemajuan sing luar biasa sajrone 25 taun kepungkur, nambah kecepatan transfer data nganti telung urutan gedhene. Modulator berbasis silikon modern bisa entuk modulasi amplitudo pulsa 4 tingkat (PAM4) nganti 224 Gb/s, lan malah luwih saka 300 Gb/s nganggo modulasi PAM8.
Nanging, modulator berbasis silikon ngadhepi watesan dhasar sing asale saka sifat materi. Nalika transceiver optik mbutuhake baud rate luwih saka 200+ Gbaud, bandwidth piranti kasebut angel kanggo nyukupi panjaluk kasebut. Watesan iki asale saka sifat-sifat silikon sing ana - keseimbangan kanggo nyegah mundhut cahya sing berlebihan nalika njaga konduktivitas sing cukup nggawe tradeoff sing ora bisa dihindari.
Teknologi lan bahan modulator sing lagi berkembang
Watesan modulator berbasis silikon tradisional wis ndorong riset babagan bahan alternatif lan teknologi integrasi. Niobate lithium film tipis wis dadi salah sawijining platform sing paling njanjeni kanggo generasi modulator anyar.Modulator elektro-optik litium niobate film tipisnduweni ciri-ciri apik saka niobate lithium massal, kalebu: jendela transparan sing amba, koefisien elektro-optik sing gedhe (r33 = 31 pm/V) sel linier Efek Kerrs bisa beroperasi ing pirang-pirang rentang dawa gelombang
Kemajuan anyar ing teknologi niobate lithium film tipis wis ngasilake asil sing luar biasa, kalebu modulator sing beroperasi ing 260 Gbaud kanthi kecepatan data 1,96 Tb/s saben saluran. Platform iki nduweni kaluwihan unik kayata voltase drive sing kompatibel karo CMOS lan bandwidth 3-dB 100 GHz.
Aplikasi teknologi sing lagi berkembang
Pangembangan modulator elektro optik raket banget karo aplikasi sing lagi muncul ing pirang-pirang bidang. Ing bidang kecerdasan buatan lan pusat data,modulator kecepatan tinggipenting kanggo generasi interkoneksi sabanjure, lan aplikasi komputasi AI ndorong panjaluk kanggo transceiver pluggable 800G lan 1.6T. Teknologi modulator uga ditrapake kanggo: pangolahan informasi kuantum komputasi neuromorfik gelombang terus-terusan termodulasi frekuensi (FMCW) teknologi foton gelombang mikro lidar
Utamane, modulator elektro-optik lithium niobate film tipis nuduhake kekuwatan ing mesin pangolahan komputasi optik, nyedhiyakake modulasi daya rendah sing cepet sing nyepetake pembelajaran mesin lan aplikasi kecerdasan buatan. Modulator kasebut uga bisa beroperasi ing suhu rendah lan cocok kanggo antarmuka kuantum-klasik ing jalur superkonduktor.
Pangembangan modulator elektro optik generasi sabanjure ngadhepi sawetara tantangan utama: Biaya lan skala produksi: modulator lithium niobate film tipis saiki diwatesi mung produksi wafer 150 mm, sing nyebabake biaya sing luwih dhuwur. Industri kudu ngembangake ukuran wafer nalika njaga keseragaman lan kualitas film. Integrasi lan Desain Bersama: Pangembangan sing sukses sakamodulator kinerja dhuwurmbutuhake kemampuan desain bareng sing komprehensif, sing nglibatake kolaborasi desainer optoelektronik lan chip elektronik, pemasok EDA, sumber, lan ahli kemasan. Kompleksitas manufaktur: Sanajan proses optoelektronik berbasis silikon kurang kompleks tinimbang elektronik CMOS canggih, entuk kinerja lan hasil sing stabil mbutuhake keahlian lan optimasi proses manufaktur sing signifikan.
Didorong dening booming AI lan faktor geopolitik, bidang iki nampa investasi sing tambah akeh saka pemerintah, industri, lan sektor swasta ing saindenging jagad, nggawe kesempatan anyar kanggo kolaborasi antarane akademisi lan industri lan janji bakal nyepetake inovasi.
Wektu kiriman: 30 Desember 2024