ren etorkizunamodulatzaile elektrooptikoak
Modulatzaile elektrooptikoek funtzio nagusia betetzen dute sistema optoelektroniko modernoetan, eta zeregin garrantzitsua betetzen dute komunikaziotik hasi eta konputazio kuantikoraino, argiaren propietateak erregulatuz. Artikulu honek modulatzaile elektrooptikoen teknologiaren egungo egoera, azken aurrerapena eta etorkizuneko garapena aztertzen ditu
1. Irudia: Desberdinen errendimenduen alderaketamoduladore optikoateknologiak, besteak beste, film meheko litio niobato (TFLN), III-V xurgapen elektrikoaren moduladoreak (EAM), silizioan oinarritutako eta polimerozko modulatzaileak txertatze-galerari, banda-zabalerari, energia-kontsumoari, tamainari eta fabrikazio-ahalmenari dagokionez.
Silizioan oinarritutako modulatzaile elektrooptiko tradizionalak eta haien mugak
Silizioan oinarritutako argi fotoelektriko moduladoreak komunikazio optikoko sistemen oinarria izan dira urte askotan. Plasma-sakabanaketa-efektuan oinarrituta, horrelako gailuek aurrerapen nabarmenak egin dituzte azken 25 urteotan, datu-transferentzia-tasak hiru magnitude handituz. Silizioan oinarritutako modulatzaile modernoek 224 Gb/s-ko 4 mailako pultsu anplitudearen modulazioa (PAM4) lor dezakete, eta PAM8 modulazioarekin 300 Gb/s baino gehiago ere.
Hala ere, silizioan oinarritutako modulatzaileek materialaren propietateetatik eratorritako oinarrizko mugak dituzte. Transceptor optikoek 200 Gbaud baino gehiagoko baud-tasa behar dutenean, gailu horien banda-zabalera zaila da eskaria asetzea. Muga hau silizioaren berezko propietateetatik dator: gehiegizko argi-galera saihesteko oreka, eroankortasun nahikoa mantenduz, saihestezina den konpromezuak sortzen ditu.
Modulatzaileen teknologia eta materialak sortzen ari dira
Silizioan oinarritutako modulatzaile tradizionalen mugek material alternatiboen eta integrazio-teknologien ikerketa bultzatu dute. Film meheko litio niobatoa modulatzaileen belaunaldi berrientzako plataformarik itxaropentsuenetako bat bihurtu da.Film meheko litio niobatoko modulagailu elektro-optikoakontziratu gabeko litio niobatoaren ezaugarri bikainak heredatu, besteak beste: leiho garden zabala, koefiziente elektrooptiko handia (r33 = 31 pm/V) zelula lineala Kerrs efektuak uhin-luzera anitzetan funtziona dezake.
Film meheko litio niobato teknologiaren azken aurrerapenek emaitza nabarmenak eman dituzte, besteak beste, 260 Gbaud-n funtzionatzen duen moduladorea kanal bakoitzeko 1,96 Tb/s-ko datu-abiadurarekin. Plataformak abantaila paregabeak ditu, hala nola CMOS-ekin bateragarria den disko-tentsioa eta 100 GHz-ko 3 dB-ko banda zabalera.
Sortzen ari diren teknologiaren aplikazioa
Modulatzaile elektrooptikoen garapena eremu askotan sortzen ari diren aplikazioekin oso lotuta dago. Adimen artifizialaren eta datu-zentroen arloan,abiadura handiko moduladoreakinterkonexioen hurrengo belaunaldirako garrantzitsuak dira, eta AI informatika-aplikazioek 800G eta 1.6T entxufagarrien transzeitoreen eskaria bultzatzen dute. Modulatzaile-teknologia honetara ere aplikatzen da: informazio kuantikoa prozesatzea konputazio neuromorfikoa Frequency modulated continuous wave (FMCW) lidar mikrouhin-fotoi teknologia
Bereziki, film meheko litio-niobato-modulatzaile elektrooptikoek indarra erakusten dute prozesatzeko konputazio-motor optikoetan, eta potentzia baxuko modulazio azkarra eskaintzen dute ikaskuntza automatikoa eta adimen artifizialaren aplikazioak azkartzen dituena. Horrelako modulagailuek tenperatura baxuetan ere funtziona dezakete eta linea supereroaleetako interfaze kuantiko-klasikoetarako egokiak dira.
Hurrengo belaunaldiko modulatzaile elektrooptikoen garapenak hainbat erronka nagusi ditu: Ekoizpen kostua eta eskala: film meheko litio niobato modulatzaileak 150 mm-ko obleen ekoizpenera mugatzen dira, eta ondorioz kostu handiagoak dira. Industriak obleen tamaina zabaldu behar du filmaren uniformetasuna eta kalitatea mantenduz. Integrazioa eta Ko-diseinua: garapen arrakastatsuaerrendimendu handiko moduladoreakKo-diseinurako gaitasun integralak behar ditu, optoelektronika eta txip elektronikoen diseinatzaileen, EDA hornitzaileen, iturrien eta ontzien adituen lankidetzarekin. Fabrikazio konplexutasuna: silizioan oinarritutako optoelektronikako prozesuak CMOS elektronika aurreratuak baino konplexuagoak diren arren, errendimendu eta etekin egonkorrak lortzeko espezializazio garrantzitsua eta fabrikazio prozesuen optimizazioa behar dira.
AIren boomak eta faktore geopolitikoek bultzatuta, eremua mundu osoko gobernuen, industriaren eta sektore pribatuaren inbertsio handiagoa jasotzen ari da, akademiaren eta industriaren arteko lankidetzarako aukera berriak sortuz eta berrikuntza bizkortuko duela hitzemanez.
Argitalpenaren ordua: 2024-12-30