चे भविष्यइलेक्ट्रो ऑप्टिकल मॉड्युलेटर
इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्युलेटर आधुनिक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक प्रणालींमध्ये मध्यवर्ती भूमिका बजावतात, प्रकाशाच्या गुणधर्मांचे नियमन करून संप्रेषणापासून क्वांटम संगणनापर्यंत अनेक क्षेत्रात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात. हा पेपर इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्युलेटर तंत्रज्ञानाच्या सद्य स्थिती, नवीनतम प्रगती आणि भविष्यातील विकासावर चर्चा करतो
आकृती 1: भिन्न कार्यप्रदर्शन तुलनाऑप्टिकल मॉड्युलेटरथिन फिल्म लिथियम नायोबेट (TFLN), III-V इलेक्ट्रिकल ऍब्सॉर्प्शन मॉड्युलेटर्स (EAM), सिलिकॉन-आधारित आणि पॉलिमर मॉड्युलेटरसह तंत्रज्ञान, इन्सर्टेशन लॉस, बँडविड्थ, वीज वापर, आकार आणि उत्पादन क्षमता.
पारंपारिक सिलिकॉन-आधारित इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्युलेटर आणि त्यांच्या मर्यादा
सिलिकॉन-आधारित फोटोइलेक्ट्रिक लाइट मॉड्युलेटर अनेक वर्षांपासून ऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टमचा आधार आहेत. प्लाझ्मा डिस्पर्शन इफेक्टच्या आधारे, अशा उपकरणांनी गेल्या 25 वर्षांत उल्लेखनीय प्रगती केली आहे, डेटा ट्रान्सफर दर तीन क्रमाने वाढवले आहेत. आधुनिक सिलिकॉन-आधारित मॉड्युलेटर 224 Gb/s पर्यंत 4-स्तरीय पल्स ॲम्प्लिट्यूड मॉड्युलेशन (PAM4) आणि PAM8 मॉड्युलेशनसह 300 Gb/s पेक्षा जास्त साध्य करू शकतात.
तथापि, सिलिकॉन-आधारित मॉड्युलेटर्सना भौतिक गुणधर्मांमुळे मूलभूत मर्यादांचा सामना करावा लागतो. जेव्हा ऑप्टिकल ट्रान्सीव्हर्सना 200+ Gbaud पेक्षा जास्त बॉड दरांची आवश्यकता असते, तेव्हा या उपकरणांची बँडविड्थ मागणी पूर्ण करणे कठीण असते. ही मर्यादा सिलिकॉनच्या अंतर्निहित गुणधर्मांमुळे उद्भवते - पुरेशी चालकता राखून जास्त प्रकाश हानी टाळण्याचे संतुलन अपरिहार्य ट्रेडऑफ तयार करते.
उदयोन्मुख मॉड्युलेटर तंत्रज्ञान आणि साहित्य
पारंपारिक सिलिकॉन-आधारित मॉड्युलेटर्सच्या मर्यादांमुळे पर्यायी सामग्री आणि एकीकरण तंत्रज्ञानामध्ये संशोधन चालले आहे. पातळ फिल्म लिथियम निओबेट हे नवीन पिढीच्या मॉड्युलेटर्ससाठी सर्वात आशादायक व्यासपीठ बनले आहे.पातळ फिल्म लिथियम निओबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरबल्क लिथियम निओबेटच्या उत्कृष्ट वैशिष्ट्यांचा वारसा मिळवा, यासह: रुंद पारदर्शक विंडो, मोठा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक गुणांक (r33 = 31 pm/V) रेखीय सेल Kerrs प्रभाव एकाधिक तरंगलांबी श्रेणींमध्ये कार्य करू शकतो
थिन फिल्म लिथियम निओबेट तंत्रज्ञानातील अलीकडील प्रगतीने उल्लेखनीय परिणाम दिले आहेत, ज्यामध्ये 260 Gbaud वर 1.96 Tb/s प्रति चॅनेल डेटा दरांसह मॉड्युलेटर कार्यरत आहे. प्लॅटफॉर्मचे अद्वितीय फायदे आहेत जसे की CMOS-सुसंगत ड्राइव्ह व्होल्टेज आणि 100 GHz ची 3-dB बँडविड्थ.
उदयोन्मुख तंत्रज्ञान अनुप्रयोग
इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्युलेटर्सचा विकास अनेक क्षेत्रातील उदयोन्मुख अनुप्रयोगांशी जवळून संबंधित आहे. आर्टिफिशियल इंटेलिजन्स आणि डेटा सेंटर्सच्या क्षेत्रात,हाय-स्पीड मॉड्युलेटरइंटरकनेक्शनच्या पुढच्या पिढीसाठी महत्त्वाचे आहेत आणि AI संगणकीय ऍप्लिकेशन्स 800G आणि 1.6T प्लग करण्यायोग्य ट्रान्सीव्हर्सची मागणी वाढवत आहेत. मॉड्युलेटर तंत्रज्ञान यावर देखील लागू केले जाते: क्वांटम इन्फॉर्मेशन प्रोसेसिंग न्यूरोमॉर्फिक कंप्युटिंग फ्रिक्वेन्सी मॉड्युलेटेड कंटीन्युट वेव्ह (एफएमसीडब्ल्यू) लिडर मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञान
विशेषतः, पातळ फिल्म लिथियम निओबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर ऑप्टिकल कॉम्प्युटेशनल प्रोसेसिंग इंजिनमध्ये सामर्थ्य दर्शवतात, जलद लो-पॉवर मॉड्युलेशन प्रदान करतात जे मशीन लर्निंग आणि आर्टिफिशियल इंटेलिजन्स ऍप्लिकेशनला गती देतात. असे मॉड्युलेटर कमी तापमानात देखील कार्य करू शकतात आणि सुपरकंडक्टिंग लाइन्समधील क्वांटम-क्लासिकल इंटरफेससाठी योग्य आहेत.
पुढच्या पिढीतील इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्युलेटर्सच्या विकासाला अनेक प्रमुख आव्हानांचा सामना करावा लागतो: उत्पादन खर्च आणि प्रमाण: पातळ-फिल्म लिथियम निओबेट मॉड्युलेटर्स सध्या 150 मिमी वेफर उत्पादनापर्यंत मर्यादित आहेत, परिणामी जास्त खर्च येतो. चित्रपटाची एकसमानता आणि गुणवत्ता राखून उद्योगाला वेफरचा आकार वाढवणे आवश्यक आहे. एकत्रीकरण आणि सह-डिझाइन: चा यशस्वी विकासउच्च-कार्यक्षमता मॉड्युलेटरऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स आणि इलेक्ट्रॉनिक चिप डिझायनर्स, EDA पुरवठादार, फाउंट्स आणि पॅकेजिंग तज्ञ यांच्या सहकार्याचा समावेश असलेल्या सर्वसमावेशक सह-डिझाइन क्षमतांची आवश्यकता आहे. मॅन्युफॅक्चरिंग क्लिष्टता: सिलिकॉन-आधारित ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स प्रक्रिया प्रगत CMOS इलेक्ट्रॉनिक्सच्या तुलनेत कमी क्लिष्ट असताना, स्थिर कामगिरी आणि उत्पन्न मिळविण्यासाठी महत्त्वपूर्ण कौशल्य आणि उत्पादन प्रक्रिया ऑप्टिमायझेशन आवश्यक आहे.
AI बूम आणि भू-राजकीय घटकांद्वारे चालवलेले, या क्षेत्राला जगभरातील सरकार, उद्योग आणि खाजगी क्षेत्राकडून वाढीव गुंतवणूक प्राप्त होत आहे, ज्यामुळे शैक्षणिक आणि उद्योग यांच्यातील सहकार्यासाठी नवीन संधी निर्माण होत आहेत आणि नाविन्यपूर्णतेला गती देण्याचे वचन दिले आहे.
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-३०-२०२४