Litio tantalatoa (LTOI) abiadura handikoamodulatzaile elektro-optikoa
Mundu mailako datu-trafikoa hazten jarraitzen du, 5G eta adimen artifiziala (AA) bezalako teknologia berrien adopzio zabalak bultzatuta, eta horrek erronka handiak dakartza sare optikoen maila guztietako transzeptoreentzat. Zehazki, hurrengo belaunaldiko modulatzaile elektro-optikoen teknologiak datu-transferentzia-tasak nabarmen handitzea eskatzen du 200 Gbps-ra kanal bakarrean, energia-kontsumoa eta kostuak murriztuz. Azken urteotan, siliziozko fotonika teknologia asko erabili da transzeptore optikoen merkatuan, batez ere siliziozko fotonika CMOS prozesu heldua erabiliz seriean ekoiztu daitekeelako. Hala ere, eramaileen sakabanaketa oinarritzen diren SOI modulatzaile elektro-optikoek erronka handiak dituzte banda-zabaleran, energia-kontsumoan, eramaile libreen xurgapenean eta modulazio ez-linealtasunean. Industriako beste teknologia-bide batzuk hauek dira: InP, litio niobatozko film meheko LNOI, polimero elektro-optikoak eta beste plataforma anitzeko integrazio-soluzio heterogeneo batzuk. LNOI abiadura ultra-handian eta potentzia txikiko modulazioan errendimendu onena lor dezakeen irtenbidetzat hartzen da, baina gaur egun erronka batzuk ditu ekoizpen masiboaren prozesuari eta kostuari dagokionez. Duela gutxi, taldeak litio tantalatozko film meheko (LTOI) plataforma fotoniko integratua abiarazi zuen, propietate fotoelektriko bikainak eta eskala handiko fabrikazioa dituena, eta aplikazio askotan litio niobato eta siliziozko plataforma optikoen errendimendua berdintzea edo are gainditzea espero da. Hala ere, orain arte, honen gailu nagusia...komunikazio optikoa, abiadura ultra-handiko modulatzaile elektro-optikoa, ez da LTOI-n egiaztatu.
Ikerketa honetan, ikertzaileek lehenik LTOI modulatzaile elektro-optikoa diseinatu zuten, zeinaren egitura 1. irudian ageri den. Isolatzailean dagoen litio tantalato geruza bakoitzaren egituraren diseinuaren eta mikrouhin elektrodoaren parametroen bidez, mikrouhinen eta argi-uhinen hedapen-abiaduraren parekatzea...modulatzaile elektro-optikoagauzatu da. Mikrouhin-elektrodoaren galerak murrizteari dagokionez, lan honetako ikertzaileek lehen aldiz proposatu zuten zilarra erabiltzea eroankortasun hobea duen elektrodo-material gisa, eta zilarrezko elektrodoak mikrouhin-galerak % 82ra murrizten zituela frogatu zen, urrezko elektrodo erabilienarekin alderatuta.
1. IRUDIA. LTOI modulatzaile elektro-optikoaren egitura, fase-egokitzapenaren diseinua, mikrouhin-elektrodoen galera-proba.
2. IRUDIAK LTOI modulatzaile elektro-optikoaren aparatu esperimentala eta emaitzak erakusten ditu.intentsitate modulatuadetekzio zuzena (IMDD) komunikazio optiko sistemetan. Esperimentuek erakusten dute LTOI modulatzaile elektro-optikoak PAM8 seinaleak 176 GBd-ko zeinu-tasa batekin transmititu ditzakeela, % 25eko SD-FEC atalasearen azpitik 3,8 × 10⁻²-ko BER neurtu batekin. 200 GBd-ko PAM4 eta 208 GBd-ko PAM2-rentzat, BER % 15eko SD-FEC eta % 7ko HD-FEC atalasea baino nabarmen txikiagoa izan zen. 3. irudiko begi eta histograma proben emaitzek bisualki erakusten dute LTOI modulatzaile elektro-optikoa abiadura handiko komunikazio sistemetan erabil daitekeela, linealtasun handiko eta bit errore tasa txikikoekin.
2. IRUDIA LTOI modulatzaile elektro-optikoa erabiliz egindako esperimentuaIntentsitate modulatuaDetekzio Zuzena (IMDD) komunikazio optikoko sisteman (a) gailu esperimentala; (b) PAM8 (gorria), PAM4 (berdea) eta PAM2 (urdina) seinalen bit errore tasa (BER) neurtua, zeinu tasaren arabera; (c) Erabilgarri den informazio tasa (AIR, lerro etena) eta lotutako datu garbi tasa (NDR, lerro jarraitua) % 25eko SD-FEC mugaren azpitik dauden bit errore tasa balioekin egindako neurketetarako; (d) Begi mapak eta histograma estatistikoak PAM2, PAM4, PAM8 modulaziopean.
Lan honek 110 GHz-ko 3 dB-ko banda-zabalera duen LTOI modulatzaile elektro-optikoa erakusten du lehen abiadura handikoa. Intentsitate modulazioko detekzio zuzeneko IMDD transmisio esperimentuetan, gailuak 405 Gbit/s-ko eramaile bakarreko datu-tasa garbia lortzen du, LNOI eta plasma modulatzaileak bezalako dauden plataforma elektro-optikoen errendimendu onenaren parekoa. Etorkizunean, konplexuagoak erabiliz...Adimen-koziente modulatzaileadiseinu edo seinale-erroreen zuzenketa-teknika aurreratuagoekin, edo mikrouhin-galera txikiagoko substratuak erabiliz, hala nola kuartzozko substratuak, litio tantalatozko gailuek 2 Tbit/s-ko edo handiagoak diren komunikazio-tasak lortzea espero da. LTOIren abantaila espezifikoekin batera, hala nola birrefrinkzio txikiagoa eta eskala-efektua beste RF iragazkien merkatuetan duen aplikazio zabalagatik, litio tantalatozko fotonika-teknologiak kostu baxuko, potentzia txikiko eta abiadura ultra-handiko irtenbideak eskainiko ditu hurrengo belaunaldiko abiadura handiko komunikazio optikoko sareetarako eta mikrouhin-fotonika-sistemetarako.
Argitaratze data: 2024ko abenduaren 11a