Ояндаимодуляторҳои электрооптикӣ
Модуляторҳои электрооптикӣ дар системаҳои муосири оптоэлектронӣ нақши марказӣ мебозанд ва дар бисёр соҳаҳо аз коммуникатсия то ҳисоббарории квантӣ тавассути танзими хосиятҳои рӯшноӣ нақши муҳим мебозанд. Дар ин мақола вазъи кунунӣ, охирин пешрафт ва рушди ояндаи технологияи модуляторҳои электрооптикӣ баррасӣ мешавад.
Расми 1: Муқоисаи самаранокии гуногунмодулятори оптикӣтехнологияҳо, аз ҷумла ниобати литийи плёнкаи тунук (TFLN), модуляторҳои ҷабби электрикии III-V (EAM), модуляторҳои кремний ва полимерӣ аз ҷиҳати талафоти воридкунӣ, паҳнои банд, истеъмоли нерӯ, андоза ва иқтидори истеҳсолӣ.
Модуляторҳои электрооптикии анъанавӣ дар асоси кремний ва маҳдудиятҳои онҳо
Модуляторҳои рӯшноии фотоэлектрикӣ дар асоси кремний солҳои зиёд асоси системаҳои алоқаи оптикӣ буданд. Бар асоси таъсири парокандагии плазма, чунин дастгоҳҳо дар тӯли 25 соли охир пешрафтҳои назаррас ба даст оварданд ва суръати интиқоли маълумотро се маротиба афзоиш доданд. Модуляторҳои муосири асоси кремний метавонанд бо модулятсияи PAM8 ба модулятсияи амплитудаи импулси 4-сатҳӣ (PAM4) то 224 Гбит/с ва ҳатто беш аз 300 Гбит/с ноил шаванд.
Аммо, модуляторҳои дар асоси кремний мавҷудбуда бо маҳдудиятҳои асосӣ, ки аз хосиятҳои мавод бармеоянд, рӯбарӯ мешаванд. Вақте ки трансиверҳои оптикӣ ба суръати бодҳои беш аз 200+ Гбод ниёз доранд, паҳнои банди ин дастгоҳҳо қонеъ кардани талабот душвор аст. Ин маҳдудият аз хосиятҳои дохилии кремний бармеояд - тавозуни пешгирӣ аз талафоти аз ҳад зиёди рӯшноӣ ҳангоми нигоҳ доштани гузаронандагии кофӣ муомилоти ногузирро ба вуҷуд меорад.
Технология ва маводҳои модуляторҳои навбунёд
Маҳдудиятҳои модуляторҳои анъанавии дар асоси кремний асосёфта таҳқиқотро дар самти маводҳои алтернативӣ ва технологияҳои ҳамгироӣ ба вуҷуд овардаанд. Ниобати литийи плёнкаи тунук ба яке аз платформаҳои умедбахш барои насли нави модуляторҳо табдил ёфтааст.Модуляторҳои электрооптикии ниобати литий плёнкаи тунукхусусиятҳои аълои ниобати литийро мерос мегиранд, аз ҷумла: тирезаи шаффофи васеъ, коэффитсиенти калони электрооптикӣ (r33 = 31 pm/V) Таъсири Керрс дар диапазонҳои гуногуни дарозии мавҷ кор карда метавонад
Пешрафтҳои ахир дар технологияи ниобати литийи плёнкаи тунук натиҷаҳои назаррас доданд, аз ҷумла модуляторе, ки бо суръати 260 Гбауд бо суръати интиқоли маълумот 1,96 Тб/с дар як канал кор мекунад. Платформа бартариҳои беназир дорад, ба монанди шиддати диски мувофиқ бо CMOS ва паҳнои банди 3-дБ 100 ГГц.
Татбиқи технологияи нав
Рушди модуляторҳои электрооптикӣ бо барномаҳои нав дар бисёр соҳаҳо зич алоқаманд аст. Дар соҳаи зеҳни сунъӣ ва марказҳои додаҳо,модуляторҳои баландсуръатбарои насли ояндаи пайвастҳои байниҳамдигарӣ муҳиманд ва барномаҳои ҳисоббарории зеҳни сунъӣ талаботро ба қабулкунакҳои 800G ва 1.6T, ки васлшавандаанд, афзоиш медиҳанд. Технологияи модулятор инчунин ба инҳо татбиқ мешавад: коркарди иттилооти квантӣ, ҳисоббарории нейроморфӣ, мавҷи пайвастаи модулятсияшудаи басомад (FMCW), технологияи фотонии микроволновкаи лидар.
Аз ҷумла, модуляторҳои электрооптикии ниобатии плёнкаи тунуки литий дар муҳаррикҳои коркарди ҳисоббарории оптикӣ қувват нишон медиҳанд ва модулятсияи босуръати камқувватро таъмин мекунанд, ки омӯзиши мошинӣ ва барномаҳои зеҳни сунъиро суръат мебахшад. Чунин модуляторҳо инчунин метавонанд дар ҳарорати паст кор кунанд ва барои интерфейсҳои квантӣ-классикӣ дар хатҳои фавқуттабиӣ мувофиқанд.
Таҳияи модуляторҳои электрооптикии насли оянда бо якчанд мушкилоти асосӣ рӯбарӯ аст: Арзиши истеҳсолот ва миқёс: модуляторҳои ниобати литийи тунук айни замон бо истеҳсоли вафли 150 мм маҳдуданд, ки боиси хароҷоти бештар мегардад. Саноат бояд андозаи вафлиро васеъ кунад ва ҳамзамон якрангӣ ва сифати плёнкаро нигоҳ дорад. Ҳамгироӣ ва тарҳрезии муштарак: Рушди бомуваффақиятимодуляторҳои баландсифатимкониятҳои ҳамаҷонибаи муштараки тарроҳиро талаб мекунад, ки ҳамкории оптоэлектроника ва тарроҳони чипҳои электронӣ, таъминкунандагони EDA, манбаъҳо ва мутахассисони бастабандиро дар бар мегирад. Мураккабии истеҳсолот: Дар ҳоле ки равандҳои оптоэлектроникаи дар асоси кремний асосёфта нисбат ба электроникаи пешрафтаи CMOS камтар мураккабанд, ба даст овардани самаранокӣ ва ҳосилнокии устувор таҷрибаи назаррас ва беҳсозии равандҳои истеҳсолиро талаб мекунад.
Бо назардошти шукуфоии зеҳни сунъӣ ва омилҳои геополитикӣ, ин соҳа аз ҷониби ҳукуматҳо, саноат ва бахши хусусӣ дар саросари ҷаҳон сармоягузориҳои афзоянда мегирад, ки имкониятҳои навро барои ҳамкорӣ байни олимон ва саноат фароҳам меорад ва ваъда медиҳад, ки инноватсияро суръат мебахшад.
Вақти нашр: 30 декабри соли 2024