लिथियम टँटलॅट (एलटीओआय) हाय स्पीड इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर

लिथियम टँटलॅट (एलटीओआय) उच्च गतीइलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर

5 जी आणि कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआय) सारख्या नवीन तंत्रज्ञानाचा व्यापक अवलंब केल्यामुळे जागतिक डेटा रहदारी वाढत आहे, ज्यामुळे ऑप्टिकल नेटवर्कच्या सर्व स्तरांवर ट्रान्ससीव्हर्ससाठी महत्त्वपूर्ण आव्हाने आहेत. विशेषतः, पुढील पिढीच्या इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर तंत्रज्ञानासाठी उर्जा वापर आणि खर्च कमी करताना एकाच चॅनेलमध्ये 200 जीबीपीएसमध्ये डेटा हस्तांतरण दरात लक्षणीय वाढ आवश्यक आहे. गेल्या काही वर्षांत, सिलिकॉन फोटॉनिक्स तंत्रज्ञानाचा मोठ्या प्रमाणात ऑप्टिकल ट्रान्सीव्हर मार्केटमध्ये वापर केला गेला आहे, मुख्यत: सिलिकॉन फोटॉनिक्स परिपक्व सीएमओएस प्रक्रियेचा वापर करून मोठ्या प्रमाणात उत्पादित करता येतात. तथापि, कॅरियर फैलावांवर अवलंबून असलेल्या एसओआय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरला बँडविड्थ, उर्जा वापर, मुक्त वाहक शोषण आणि मॉड्युलेशन नॉनलाइनरिटीमध्ये मोठी आव्हाने आहेत. उद्योगातील इतर तंत्रज्ञानाच्या मार्गांमध्ये आयएनपी, पातळ फिल्म लिथियम निओबेट एलएनओआय, इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल पॉलिमर आणि इतर मल्टी-प्लॅटफॉर्म हेटरोजेनियस इंटिग्रेशन सोल्यूशन्सचा समावेश आहे. एलएनओआय हा उपाय मानला जातो जो अल्ट्रा-हाय वेग आणि कमी उर्जा मॉड्यूलेशनमध्ये उत्कृष्ट कामगिरी साध्य करू शकतो, तथापि, सध्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादन प्रक्रिया आणि खर्चाच्या बाबतीत काही आव्हाने आहेत. अलीकडेच, कार्यसंघाने उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक गुणधर्म आणि मोठ्या प्रमाणात मॅन्युफॅक्चरिंगसह एक पातळ फिल्म लिथियम टॅन्टॅलेट (एलटीओआय) एकात्मिक फोटॉनिक प्लॅटफॉर्म सुरू केली, जी बर्‍याच अनुप्रयोगांमध्ये लिथियम निओबेट आणि सिलिकॉन ऑप्टिकल प्लॅटफॉर्मच्या कामगिरीशी जुळेल किंवा त्यापेक्षा जास्त अपेक्षित आहे. तथापि, आतापर्यंत, मुख्य डिव्हाइसऑप्टिकल कम्युनिकेशन, अल्ट्रा-हाय स्पीड इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर, एलटीओआयमध्ये सत्यापित केलेले नाही.

या अभ्यासामध्ये, संशोधकांनी प्रथम एलटीओआय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरची रचना केली, ज्याची रचना आकृती 1 मध्ये दर्शविली गेली आहे. इन्सुलेटरवरील लिथियम टॅन्टॅलेटच्या प्रत्येक थराच्या संरचनेच्या डिझाइनद्वारे आणि मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रोडच्या पॅरामीटर्समध्ये, मायक्रोवेव्ह आणि लाइट वेव्हची प्रसार गती जुळणी आणि हलकी लहरीची जुळणी जुळत आहे.इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटरलक्षात आले आहे. मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रोडचे नुकसान कमी करण्याच्या दृष्टीने, या कामातील संशोधकांनी प्रथमच चांदीचा वापर अधिक चांगल्या चालकता असलेल्या इलेक्ट्रोड मटेरियल म्हणून प्रस्तावित केला आणि सिल्व्हर इलेक्ट्रोड मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जाणार्‍या सोन्याच्या इलेक्ट्रोडच्या तुलनेत मायक्रोवेव्हचे नुकसान 82% पर्यंत कमी करण्यासाठी दर्शविले गेले.

अंजीर. 1 एलटीओआय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर स्ट्रक्चर, फेज मॅचिंग डिझाइन, मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रोड लॉस टेस्ट.

अंजीर. 2 साठी एलटीओआय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरचे प्रायोगिक उपकरण आणि परिणाम दर्शवितेतीव्रता मॉड्यूलेटेडऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये डायरेक्ट डिटेक्शन (आयएमडीडी). प्रयोग दर्शविते की एलटीओआय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर 25% एसडी-एफईसी उंबरठाच्या खाली 3.8 × 10⁻² मोजलेल्या बीईआरसह 176 जीबीडीच्या चिन्ह दराने पीएएम 8 सिग्नल प्रसारित करू शकते. 200 जीबीडी पीएएम 4 आणि 208 जीबीडी पीएएम 2 या दोहोंसाठी, बीईआर 15% एसडी-एफईसी आणि 7% एचडी-एफईसीच्या उंबरठ्यापेक्षा लक्षणीय कमी होता. डोळा आणि हिस्टोग्राम चाचणीचा परिणाम आकृती 3 मध्ये दृश्यमानपणे दर्शवितो की एलटीओआय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर उच्च रेषात्मकता आणि कमी बिट त्रुटी दर असलेल्या हाय-स्पीड कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये वापरला जाऊ शकतो.

अंजीर. 2 साठी एलटीओआय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर वापरुन प्रयोगतीव्रता मॉड्यूलेटेडऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये डायरेक्ट डिटेक्शन (आयएमडीडी) (अ) प्रायोगिक डिव्हाइस; (बी) पीएएम 8 (लाल), पीएएम 4 (ग्रीन) आणि पीएएम 2 (निळा) चे मोजलेले बिट एरर रेट (बीईआर) चिन्ह दराचे कार्य म्हणून सिग्नल; (सी) 25% एसडी-एफईसी मर्यादेच्या खाली असलेल्या बिट-एरर रेट मूल्यांसह मोजमापांसाठी वापरण्यायोग्य माहिती दर (एअर, डॅश लाइन) आणि संबंधित नेट डेटा रेट (एनडीआर, सॉलिड लाइन) काढला; (डी) पीएएम 2, पीएएम 4, पीएएम 8 मॉड्यूलेशन अंतर्गत डोळा नकाशे आणि सांख्यिकीय हिस्टोग्राम.

हे काम 110 जीएचझेडच्या 3 डीबी बँडविड्थसह प्रथम हाय-स्पीड एलटीओआय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर दर्शविते. इंटेन्सिटी मॉड्यूलेशन डायरेक्ट डिटेक्शन आयएमडीडी ट्रान्समिशन प्रयोगांमध्ये, डिव्हाइस 405 जीबीआयटी/एसचा एकच वाहक निव्वळ डेटा दर प्राप्त करतो, जो एलएनओआय आणि प्लाझ्मा मॉड्युलेटर सारख्या विद्यमान इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्लॅटफॉर्मच्या उत्कृष्ट कामगिरीशी तुलना करतो. भविष्यात, अधिक जटिल वापरणेआयक्यू मॉड्युलेटरडिझाईन्स किंवा अधिक प्रगत सिग्नल त्रुटी सुधारण्याचे तंत्र, किंवा क्वार्ट्ज सबस्ट्रेट्स सारख्या कमी मायक्रोवेव्ह लॉस सबस्ट्रेट्सचा वापर करून, लिथियम टॅन्टालाट डिव्हाइस 2 टीबीट/से किंवा त्याहून अधिक संप्रेषण दर साध्य करणे अपेक्षित आहे. एलटीओआयच्या विशिष्ट फायद्यांसह एकत्रित, जसे की लोअर बायरफ्रिंजन्स आणि इतर आरएफ फिल्टर मार्केटमध्ये त्याच्या व्यापक अनुप्रयोगामुळे स्केल इफेक्ट, लिथियम टॅन्टालाट फोटॉनिक्स तंत्रज्ञान पुढील-पिढीतील उच्च-स्पीड ऑप्टिकल कम्युनिकेशन नेटवर्क आणि नेक्स्ट-पिढी उच्च-स्पीड ऑप्टिकल कम्युनिकेशन नेटवर्क आणि अल्ट्रा-हाय-स्पीड सोल्यूशन्स प्रदान करेल.