लिथियम टँटालेट (LTOI) उच्च गतीइलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर
5G आणि आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (AI) सारख्या नवीन तंत्रज्ञानाचा व्यापक अवलंब केल्यामुळे जागतिक डेटा ट्रॅफिक वाढतच आहे, जे ऑप्टिकल नेटवर्कच्या सर्व स्तरांवर ट्रान्ससीव्हर्ससाठी महत्त्वपूर्ण आव्हाने उभी करते. विशेषतः, पुढील पिढीच्या इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर तंत्रज्ञानासाठी ऊर्जा वापर आणि खर्च कमी करताना एकाच चॅनेलमध्ये 200 Gbps पर्यंत डेटा हस्तांतरण दरांमध्ये लक्षणीय वाढ आवश्यक आहे. गेल्या काही वर्षांमध्ये, ऑप्टिकल ट्रान्सीव्हर मार्केटमध्ये सिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञानाचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जात आहे, मुख्यत्वे सिलिकॉन फोटोनिक्स परिपक्व CMOS प्रक्रियेचा वापर करून मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन केले जाऊ शकते. तथापि, SOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर जे वाहक फैलाववर अवलंबून असतात त्यांना बँडविड्थ, वीज वापर, मुक्त वाहक शोषण आणि मॉड्यूलेशन नॉनलाइनरिटीमध्ये मोठ्या आव्हानांचा सामना करावा लागतो. उद्योगातील इतर तंत्रज्ञान मार्गांमध्ये InP, पातळ फिल्म लिथियम niobate LNOI, इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल पॉलिमर आणि इतर मल्टी-प्लॅटफॉर्म विषम एकत्रीकरण उपाय समाविष्ट आहेत. एलएनओआय हे समाधान मानले जाते जे अल्ट्रा-हाय स्पीड आणि कमी पॉवर मॉड्युलेशनमध्ये सर्वोत्तम कार्यप्रदर्शन साध्य करू शकते, तथापि, सध्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादन प्रक्रिया आणि खर्चाच्या बाबतीत काही आव्हाने आहेत. अलीकडे, संघाने उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक गुणधर्म आणि मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासह पातळ फिल्म लिथियम टँटालेट (LTOI) एकात्मिक फोटोनिक प्लॅटफॉर्म लाँच केले, जे अनेक अनुप्रयोगांमध्ये लिथियम निओबेट आणि सिलिकॉन ऑप्टिकल प्लॅटफॉर्मच्या कार्यक्षमतेशी जुळणारे किंवा त्याहून अधिक असणे अपेक्षित आहे. तथापि, आतापर्यंत, च्या कोर डिव्हाइसऑप्टिकल संप्रेषण, अल्ट्रा-हाय स्पीड इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर, LTOI मध्ये सत्यापित केलेले नाही.
या अभ्यासात, संशोधकांनी प्रथम एलटीओआय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरची रचना केली, ज्याची रचना आकृती 1 मध्ये दर्शविली आहे. इन्सुलेटरवरील लिथियम टँटालेटच्या प्रत्येक थराच्या संरचनेच्या डिझाइनद्वारे आणि मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रोडच्या पॅरामीटर्सद्वारे, प्रसार मध्ये मायक्रोवेव्ह आणि लाइट वेव्हचे वेग जुळणेइलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटरलक्षात येते. मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रोडचे नुकसान कमी करण्याच्या दृष्टीने, या कामात संशोधकांनी प्रथमच चांदीचा वापर इलेक्ट्रोड सामग्री म्हणून चांगल्या चालकतेसह प्रस्तावित केला आणि सिल्व्हर इलेक्ट्रोडने मायक्रोवेव्हचे नुकसान 82% पर्यंत कमी केले. मोठ्या प्रमाणावर वापरलेले सोने इलेक्ट्रोड.
अंजीर. 1 LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर स्ट्रक्चर, फेज मॅचिंग डिझाइन, मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रोड लॉस टेस्ट.
अंजीर. 2 प्रायोगिक उपकरणे आणि एलटीओआय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरचे परिणाम दर्शवितेतीव्रता मॉड्यूलेटेडऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये डायरेक्ट डिटेक्शन (IMDD). प्रयोग दर्शवितात की LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर 25% SD-FEC थ्रेशोल्डच्या खाली 3.8×10⁻² च्या मोजलेल्या BER सह 176 GBd च्या चिन्ह दराने PAM8 सिग्नल प्रसारित करू शकतो. 200 GBd PAM4 आणि 208 GBd PAM2 दोन्हीसाठी, BER हे 15% SD-FEC आणि 7% HD-FEC च्या उंबरठ्यापेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी होते. आकृती 3 मधील डोळा आणि हिस्टोग्राम चाचणी परिणाम दृश्यमानपणे दर्शवतात की LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर उच्च-गती संप्रेषण प्रणालींमध्ये उच्च रेखीयता आणि कमी बिट त्रुटी दरासह वापरला जाऊ शकतो.
अंजीर. 2 साठी LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर वापरून प्रयोग करातीव्रता मॉड्यूलेटेडऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये डायरेक्ट डिटेक्शन (IMDD) (अ) प्रायोगिक उपकरण; (b) PAM8(लाल), PAM4(हिरवा) आणि PAM2(निळा) सिग्नलचा मोजलेला बिट एरर रेट (BER) चिन्ह दराचे कार्य म्हणून; (c) 25% SD-FEC मर्यादेपेक्षा कमी बिट-एरर रेट मूल्यांसह मोजण्यासाठी वापरण्यायोग्य माहिती दर (AIR, डॅश लाइन) आणि संबंधित निव्वळ डेटा दर (NDR, सॉलिड लाइन) काढला; (d) PAM2, PAM4, PAM8 मॉड्युलेशन अंतर्गत डोळ्यांचे नकाशे आणि सांख्यिकीय हिस्टोग्राम.
हे काम 110 GHz च्या 3 dB बँडविड्थसह पहिले हाय-स्पीड LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर प्रदर्शित करते. तीव्रता मॉड्युलेशन डायरेक्ट डिटेक्शन IMDD ट्रान्समिशन प्रयोगांमध्ये, डिव्हाइस 405 Gbit/s चा सिंगल कॅरियर नेट डेटा रेट मिळवते, जे LNOI आणि प्लाझ्मा मॉड्युलेटर्स सारख्या विद्यमान इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्लॅटफॉर्मच्या सर्वोत्तम कामगिरीशी तुलना करता येते. भविष्यात, अधिक जटिल वापरूनIQ मॉड्युलेटरडिझाईन किंवा अधिक प्रगत सिग्नल त्रुटी सुधारण्याचे तंत्र, किंवा क्वार्ट्ज सब्सट्रेट्स सारख्या कमी मायक्रोवेव्ह लॉस सब्सट्रेट्सचा वापर करून, लिथियम टँटालेट डिव्हाइसेसने 2 Tbit/s किंवा त्याहून अधिक संवाद दर प्राप्त करणे अपेक्षित आहे. LTOI च्या विशिष्ट फायद्यांसह एकत्रितपणे, जसे की कमी बायरफ्रिंगन्स आणि इतर आरएफ फिल्टर मार्केटमध्ये त्याच्या व्यापक वापरामुळे स्केल इफेक्ट, लिथियम टँटालेट फोटोनिक्स तंत्रज्ञान पुढील पिढीसाठी कमी किमतीची, कमी-शक्ती आणि अल्ट्रा-हाय-स्पीड सोल्यूशन्स प्रदान करेल. -स्पीड ऑप्टिकल कम्युनिकेशन नेटवर्क आणि मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्स सिस्टम.
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-11-2024