Litio tantalatoa (LTOI) abiadura handiko modulatzaile elektro-optikoa

Litio tantalatoa (LTOI) abiadura handikoamodulatzaile elektro-optikoa

Datu-trafiko globalak hazten jarraitzen du, 5G eta adimen artifiziala (AI) bezalako teknologia berrien adopzio zabalak bultzatuta, sare optikoen maila guztietako transceptoresentzat erronka garrantzitsuak dakartzanak. Zehazki, hurrengo belaunaldiko modulatzaile elektrooptikoko teknologiak datu-transferentzia-tasak 200 Gbps-ra igotzea eskatzen du kanal bakarrean, energia-kontsumoa eta kostuak murriztuz. Azken urteotan, silizio fotonika teknologia oso erabilia izan da transceptor optikoen merkatuan, batez ere silizio fotonika CMOS prozesu heldua erabiliz masa ekoitzi daitekeelako. Hala ere, eramailearen dispertsioan oinarritzen diren SOI modulatzaile elektrooptikoek erronka handiak dituzte banda-zabaleran, energia-kontsumoan, garraiolari askearen xurgapenean eta modulazio ez-linealtasunean. Industriako beste bide teknologiko batzuk InP, film meheko litio niobato LNOI, polimero elektro-optikoak eta plataforma anitzeko integrazio heterogeneoko beste soluzio batzuk daude. LNOI abiadura ultra handiko eta potentzia baxuko modulazioan errendimendurik onena lor dezakeen irtenbidetzat hartzen da, hala ere, gaur egun erronka batzuk ditu ekoizpen masiboko prozesu eta kostuari dagokionez. Duela gutxi, taldeak film meheko litio tantalatoa (LTOI) plataforma fotoniko integratua jarri zuen abian, propietate fotoelektriko bikainekin eta eskala handiko fabrikazioarekin, eta aplikazio askotan litio niobato eta siliziozko plataforma optikoen errendimendua parekatu edo are gehiago gainditzea espero da. Hala ere, orain arte, oinarrizko gailuarenkomunikazio optikoa, abiadura ultra handiko moduladore elektrooptikoa, ez da egiaztatu LTOIn.

Ikerketa honetan, ikertzaileek LTOI modulatzaile elektro-optikoa diseinatu zuten lehenengoz, zeinaren egitura 1. Irudian ageri den. Isolatzailearen gainean litio tantalato geruza bakoitzaren egituraren diseinuaren eta mikrouhin-elektrodoaren parametroen bidez, hedapena. mikrouhinen eta argi-uhinaren abiadura parekatzeamoduladore elektro-optikoakonturatzen da. Mikrouhin-elektrodoaren galera murrizteari dagokionez, lan honetako ikertzaileek lehen aldiz zilarra eroankortasun hobea duen elektrodo-material gisa erabiltzea proposatu zuten, eta zilarrezko elektrodoak mikrouhin-galera % 82ra murrizten zuela frogatu zen. oso erabilia urrezko elektrodoa.

IRUDIA. 1 LTOI elektro-optikoko modulatzaileen egitura, fase bat datorren diseinua, mikrouhin-elektrodoen galera proba.

IRUDIA. 2. LTOI moduladore elektrooptikoko aparatu esperimentala eta emaitzak erakusten dituintentsitate modulatuazuzeneko detekzioa (IMDD) komunikazio optikoko sistemetan. Esperimentuek erakusten dute LTOI elektro-optikoko modulatzaileak PAM8 seinaleak 176 GBd-ko seinale-tasa batean transmititu ditzakeela 3,8 × 10⁻²-ko BER neurtutako SD-FEC atalasearen %25etik behera. 200 GBd PAM4 eta 208 GBd PAM2-rako, BER % 15 SD-FEC eta % 7 HD-FEC-ren atalasea baino nabarmen txikiagoa izan zen. 3. irudiko begi eta histograma proben emaitzek bisualki erakusten dute LTOI elektro-optikoa moduladorea linealtasun handiko eta bit-errore tasa baxuko abiadura handiko komunikazio sistemetan erabil daitekeela.

IRUDIA. 2 Esperimentatu LTOI elektro-optikoko moduladorea erabilizIntentsitatea modulatuaZuzeneko detekzioa (IMDD) komunikazio optikoko sisteman (a) gailu esperimentala; (b) PAM8 (gorria), PAM4 (berdea) eta PAM2 (urdina) seinaleen neurtutako bit errore-tasa (BER) zeinu-tasaren arabera; (c) Erabilgarri den informazio-tasa (AIR, marra etenaren) eta erlazionatutako datu-tasa garbia (NDR, marra sendoa) % 25eko SD-FEC mugatik beherako bit-errorearen balioak dituzten neurketetarako; (d) PAM2, PAM4, PAM8 modulaziopean begien mapak eta histograma estatistikoak.

Lan honek 110 GHz-ko 3 dB-ko banda-zabalera duen LTOI abiadura handiko lehen modulatzaile elektro-optikoa erakusten du. Intentsitate modulazioaren detekzio zuzeneko IMDD transmisio esperimentuetan, gailuak 405 Gbit/s-ko garraiolari garbiko datu-tasa bakarra lortzen du, eta hori lehendik dauden plataformen elektrooptikoen errendimendu onenaren parekoa da, hala nola LNOI eta plasma modulatzaileak. Etorkizunean, konplexuagoa erabilizIQ modulatzaileadiseinuak edo seinale-erroreak zuzentzeko teknika aurreratuagoak, edo mikrouhin-galera txikiagoa duten substratuak erabiliz, esate baterako, kuartzozko substratuak, litio tantalatozko gailuek 2 Tbit/s-ko komunikazio-tasa edo handiagoak lortzea espero da. LTOIren abantaila espezifikoekin konbinatuta, hala nola birefringentzia txikiagoa eta eskala efektua beste RF iragazkien merkatuetan hedatuta dagoen aplikazioagatik, litio tantalato fotonikaren teknologiak kostu baxuko, potentzia baxuko eta abiadura ultra-altuko irtenbideak emango ditu hurrengo belaunaldiko altuenetarako. -abiadura-komunikazio optikoko sareak eta mikrouhin-sistema fotonika.