लिथियम टँटॅलेट (LTOI) उच्च गतीइलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर
5G आणि कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) यांसारख्या नवीन तंत्रज्ञानाच्या व्यापक वापरामुळे जागतिक डेटा ट्रॅफिकमध्ये सतत वाढ होत आहे, ज्यामुळे ऑप्टिकल नेटवर्कच्या सर्व स्तरांवरील ट्रान्सीव्हर्ससमोर मोठी आव्हाने उभी राहिली आहेत. विशेषतः, पुढच्या पिढीच्या इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर तंत्रज्ञानासाठी ऊर्जा वापर आणि खर्च कमी करून, एकाच चॅनेलमध्ये डेटा ट्रान्सफरचा वेग 200 Gbps पर्यंत लक्षणीयरीत्या वाढवणे आवश्यक आहे. गेल्या काही वर्षांपासून, ऑप्टिकल ट्रान्सीव्हर बाजारपेठेत सिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञानाचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जात आहे, याचे मुख्य कारण म्हणजे परिपक्व CMOS प्रक्रियेचा वापर करून सिलिकॉन फोटोनिक्सचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन केले जाऊ शकते. तथापि, कॅरियर डिस्पर्शनवर अवलंबून असलेल्या SOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर्सना बँडविड्थ, वीज वापर, फ्री कॅरियर ॲबसॉर्प्शन आणि मॉड्युलेशन नॉनलिनिअरिटीमध्ये मोठ्या आव्हानांचा सामना करावा लागतो. उद्योगातील इतर तंत्रज्ञान मार्गांमध्ये InP, थिन फिल्म लिथियम नायोबाइट (LNOI), इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल पॉलिमर्स आणि इतर मल्टी-प्लॅटफॉर्म हेटेरोजिनियस इंटिग्रेशन सोल्यूशन्सचा समावेश आहे. LNOI हे एक असे सोल्यूशन मानले जाते जे अत्यंत उच्च गती आणि कमी ऊर्जेच्या मॉड्युलेशनमध्ये सर्वोत्तम कामगिरी साध्य करू शकते, तथापि, सध्या मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन प्रक्रिया आणि खर्चाच्या बाबतीत काही आव्हाने आहेत. अलीकडेच, संघाने उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक गुणधर्म आणि मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन क्षमता असलेले एक थिन फिल्म लिथियम टँटलेट (LTOI) इंटिग्रेटेड फोटोनिक प्लॅटफॉर्म सादर केले, जे अनेक अनुप्रयोगांमध्ये लिथियम नायोबाइट आणि सिलिकॉन ऑप्टिकल प्लॅटफॉर्मच्या कामगिरीशी बरोबरी करेल किंवा त्याहूनही सरस ठरेल अशी अपेक्षा आहे. तथापि, आतापर्यंत, याच्या मुख्य उपकरणाचाऑप्टिकल कम्युनिकेशनअल्ट्रा-हाय स्पीड इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरची LTOI मध्ये पडताळणी झालेली नाही.
या अभ्यासात, संशोधकांनी सर्वप्रथम LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरची रचना केली, ज्याची संरचना आकृती १ मध्ये दर्शविली आहे. इन्सुलेटरवरील लिथियम टँटलेटच्या प्रत्येक थराच्या संरचनेची रचना आणि मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रोडच्या पॅरामीटर्सच्या माध्यमातून, मायक्रोवेव्ह आणि प्रकाश लहरींच्या प्रसार गतीचे जुळवणी करण्यात आली.इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटरहे लक्षात आले आहे. मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रोडमधील हानी कमी करण्याच्या संदर्भात, या कामातील संशोधकांनी प्रथमच उत्तम चालकता असलेले चांदीचे इलेक्ट्रोड मटेरियल म्हणून वापर करण्याचा प्रस्ताव दिला आणि सर्वत्र वापरल्या जाणाऱ्या सोन्याच्या इलेक्ट्रोडच्या तुलनेत चांदीच्या इलेक्ट्रोडने मायक्रोवेव्ह हानी ८२% पर्यंत कमी केल्याचे दिसून आले.
आकृती १. एलटीओआय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरची रचना, फेज मॅचिंग डिझाइन, मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रोड लॉस चाचणी.
आकृती २ मध्ये LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरसाठीचे प्रायोगिक उपकरण आणि परिणाम दर्शविले आहेत.तीव्रता नियंत्रितऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये थेट डिटेक्शन (IMDD). प्रयोगांवरून असे दिसून येते की, LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर 176 GBd च्या साइन रेटवर PAM8 सिग्नल प्रसारित करू शकतो, ज्याचा मोजलेला BER 3.8×10⁻² असून तो 25% SD-FEC थ्रेशोल्डपेक्षा कमी आहे. 200 GBd PAM4 आणि 208 GBd PAM2 या दोन्हीसाठी, BER हा 15% SD-FEC आणि 7% HD-FEC च्या थ्रेशोल्डपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी होता. आकृती 3 मधील प्रत्यक्ष आणि हिस्टोग्राम चाचणीचे परिणाम दृष्यरूपात दाखवतात की, LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरचा वापर उच्च रेषीयता आणि कमी बिट एरर रेटसह हाय-स्पीड कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये केला जाऊ शकतो.
आकृती २ एलटीओआय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर वापरून केलेला प्रयोगतीव्रता नियंत्रितऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये डायरेक्ट डिटेक्शन (IMDD) (a) प्रायोगिक उपकरण; (b) साइन रेटच्या फंक्शननुसार PAM8(लाल), PAM4(हिरवा) आणि PAM2(निळा) सिग्नलचा मोजलेला बिट एरर रेट (BER); (c) 25% SD-FEC मर्यादेपेक्षा कमी बिट-एरर रेट मूल्यांसह केलेल्या मोजमापांसाठी काढलेला वापरण्यायोग्य माहिती दर (AIR, तुटक रेषा) आणि संबंधित नेट डेटा रेट (NDR, सलग रेषा); (d) PAM2, PAM4, PAM8 मॉड्युलेशन अंतर्गत आय मॅप्स आणि सांख्यिकीय हिस्टोग्राम.
या संशोधनात ११० GHz च्या ३ dB बँडविड्थसह पहिला हाय-स्पीड LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर सादर करण्यात आला आहे. इंटेंसिटी मॉड्युलेशन डायरेक्ट डिटेक्शन (IMDD) ट्रान्समिशन प्रयोगांमध्ये, या उपकरणाने ४०५ Gbit/s चा सिंगल कॅरियर नेट डेटा रेट गाठला आहे, जो LNOI आणि प्लाझ्मा मॉड्युलेटरसारख्या सध्याच्या इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्लॅटफॉर्मच्या सर्वोत्तम कामगिरीशी तुलना करण्याजोगा आहे. भविष्यात, अधिक जटिल प्रणाली वापरून...आयक्यू मॉड्युलेटरअधिक प्रगत सिग्नल त्रुटी सुधारणा तंत्रज्ञान किंवा क्वार्ट्झ सबस्ट्रेट्ससारख्या कमी मायक्रोवेव्ह लॉस असलेल्या सबस्ट्रेट्सचा वापर करून, लिथियम टँटलेट उपकरणे २ टेराबिट/सेकंद किंवा त्याहून अधिक कम्युनिकेशन दर साध्य करतील अशी अपेक्षा आहे. एलटीओआयच्या (LTOI) विशिष्ट फायद्यांसोबत, जसे की कमी बायरेफ्रिंजन्स आणि इतर आरएफ फिल्टर बाजारांमधील त्याच्या व्यापक वापरामुळे होणारा स्केल इफेक्ट, लिथियम टँटलेट फोटोनिक्स तंत्रज्ञान पुढील पिढीच्या हाय-स्पीड ऑप्टिकल कम्युनिकेशन नेटवर्क्स आणि मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्स सिस्टीम्ससाठी कमी किमतीचे, कमी ऊर्जेचे आणि अति-उच्च-गतीचे उपाय प्रदान करेल.
पोस्ट करण्याची वेळ: ११-डिसेंबर-२०२४