Budoucnost elektro optických modulátorů

BudoucnostElektro optické modulátory

Elektro optické modulátory hrají ústřední roli v moderních optoelektronických systémech a hrají důležitou roli v mnoha oborech od komunikace po kvantové výpočetní techniky regulací vlastností světla. Tento článek pojednává o současném stavu, nejnovějším průlomu a budoucím vývoji technologie elektro optického modulátoru

Obrázek 1: Porovnání výkonu různýchoptický modulátorTechnologie, včetně tenkého filmu lithia niobát (TFLN), elektrické absorpční modulátory III-V (EAM), modulátorů na bázi křemíku a polymeru, pokud jde o ztrátu vložení, šířku pásma, spotřebu energie, velikost a výrobní kapacita.

Tradiční elektrické optické modulátory na bázi křemíku a jejich omezení

Modulátory fotoelektrického světla na bázi křemíku jsou po mnoho let základem optických komunikačních systémů. Na základě efektu disperze v plazmě dosáhly taková zařízení za posledních 25 let pozoruhodný pokrok, což zvyšuje rychlost přenosu dat o tři řády. Moderní modulátory na bázi křemíku mohou dosáhnout modulace amplitudové amplitudy 4-úrovně (PAM4) až 224 GB/s a ještě více než 300 GB/s s modulací PAM8.

Modulátory na bázi křemíku však čelí základním omezením vyplývajícím z vlastností materiálu. Pokud optické transceivery vyžadují přenosové rychlosti více než 200+ Gbaud, je obtížné splnit poptávku šířka pásma těchto zařízení. Toto omezení pramení z vlastní vlastnosti křemíku - rovnováha vyhýbání se nadměrné ztrátě světla při zachování dostatečné vodivosti vytváří nevyhnutelné kompromisy.

Technologie a materiály rozvíjející se modulátory

Omezení tradičních modulátorů na bázi křemíku vedla výzkum alternativních materiálů a integračních technologií. Lithium niobát tenkého filmu se stal jednou z nejslibnějších platforem pro novou generaci modulátorů.Lithium niobate elektrooptický modulátory lithia niobateZdědit vynikající vlastnosti hromadného lithia niobát, včetně: širokého průhledného okna, velkého elektrooptického koeficientu (R33 = 31 pm/v) Efekt lineárních buněk může fungovat ve více vlnových délkách

Nedávné pokroky v technologii lithia niobte tenkého filmu přinesly pozoruhodné výsledky, včetně modulátoru pracujícího při 260 GBAUD s datovými rychlostmi 1,96 TB/S na kanál. Platforma má jedinečné výhody, jako je hnací napětí kompatibilní s CMOS a šířka pásma 3 dB 100 GHz.

Emerging Technology Application

Vývoj elektrických optických modulátorů úzce souvisí s rozvíjejícími se aplikacemi v mnoha oborech. V oblasti umělé inteligence a datových center,vysokorychlostní modulátoryjsou důležité pro další generaci propojení a aplikace pro výpočetní techniku ​​AI řídí poptávku po 800 g a 1,6T pluggable transceivers. Technologie modulátoru je také aplikována na: Kvatné zpracování informací Neuromorfní výpočetní frekvence modulovaná kontinuální vlna (FMCW) LIDAR Mikrovlnná fotonová technologie

Zejména elektrooptické modulátory lithia niobate z tenkého filmu vykazují sílu v motorech optických výpočetních zpracování a poskytují rychlou modulaci s nízkým výkonem, která urychluje strojové učení a aplikace umělé inteligence. Takové modulátory mohou také fungovat při nízkých teplotách a jsou vhodné pro kvantové klasické rozhraní v supravodivých liniích.

Vývoj elektro optických modulátorů nové generace čelí několika hlavním výzvám: výrobní náklady a měřítko: modulátory lithia lithia lithia jsou v současné době omezeny na výrobu 150 mm oplatky, což má za následek vyšší náklady. Průmysl musí rozšířit velikost oplatky při zachování uniformity a kvality filmu. Integrace a spolupracovat: Úspěšný vývojvysoce výkonné modulátoryVyžaduje komplexní schopnosti spolupracovat, zahrnující spolupráci optoelektroniky a elektronických návrhářů čipů, dodavatelů EDA, Founts a odborníky na obaly. Složitost výroby: Zatímco procesy optoelektroniky na bázi křemíku jsou méně složité než pokročilá elektronika CMOS, dosažení stabilního výkonu a výnosu vyžaduje významné odborné znalosti a optimalizaci výrobních procesů.

Politovaná AI Boom a Geopolitical Faktory a dostává oblast, která dostává zvýšené investice od vlád, průmyslu a soukromého sektoru po celém světě, vytváří nové příležitosti pro spolupráci mezi akademií a průmyslem a slibují zrychlení inovací.