चे भविष्यइलेक्ट्रो ऑप्टिकल मॉड्युलेटर
इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्युलेटर आधुनिक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टीममध्ये मध्यवर्ती भूमिका बजावतात, प्रकाशाच्या गुणधर्मांचे नियमन करून संप्रेषणापासून ते क्वांटम संगणनापर्यंत अनेक क्षेत्रात महत्त्वाची भूमिका बजावतात. हा पेपर इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्युलेटर तंत्रज्ञानाची सद्यस्थिती, नवीनतम प्रगती आणि भविष्यातील विकास यावर चर्चा करतो.
आकृती १: वेगवेगळ्या कामगिरीची तुलनाऑप्टिकल मॉड्युलेटरतंत्रज्ञान, ज्यामध्ये थिन फिल्म लिथियम निओबेट (TFLN), III-V इलेक्ट्रिकल अ‍ॅब्सॉर्प्शन मॉड्युलेटर (EAM), सिलिकॉन-आधारित आणि पॉलिमर मॉड्युलेटर यांचा समावेश आहे, जे इन्सर्शन लॉस, बँडविड्थ, वीज वापर, आकार आणि उत्पादन क्षमता या बाबतीत आहे.
पारंपारिक सिलिकॉन-आधारित इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्युलेटर आणि त्यांच्या मर्यादा
सिलिकॉन-आधारित फोटोइलेक्ट्रिक लाइट मॉड्युलेटर हे अनेक वर्षांपासून ऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टमचा आधार आहेत. प्लाझ्मा डिस्पर्शन इफेक्टवर आधारित, अशा उपकरणांनी गेल्या २५ वर्षांत उल्लेखनीय प्रगती केली आहे, डेटा ट्रान्सफर रेटमध्ये तीन ऑर्डरने वाढ केली आहे. आधुनिक सिलिकॉन-आधारित मॉड्युलेटर २२४ Gb/s पर्यंत ४-स्तरीय पल्स अॅम्प्लिट्यूड मॉड्युलेशन (PAM4) आणि PAM8 मॉड्युलेशनसह ३०० Gb/s पेक्षा जास्त गती मिळवू शकतात.
तथापि, सिलिकॉन-आधारित मॉड्युलेटरना भौतिक गुणधर्मांमुळे उद्भवणाऱ्या मूलभूत मर्यादांचा सामना करावा लागतो. जेव्हा ऑप्टिकल ट्रान्सीव्हर्सना २००+ Gbaud पेक्षा जास्त बॉड रेटची आवश्यकता असते, तेव्हा या उपकरणांची बँडविड्थ मागणी पूर्ण करणे कठीण असते. ही मर्यादा सिलिकॉनच्या अंतर्निहित गुणधर्मांमुळे उद्भवते - पुरेशी चालकता राखताना जास्त प्रकाशाचे नुकसान टाळण्याचे संतुलन अपरिहार्य व्यापार निर्माण करते.
उदयोन्मुख मॉड्युलेटर तंत्रज्ञान आणि साहित्य
पारंपारिक सिलिकॉन-आधारित मॉड्युलेटरच्या मर्यादांमुळे पर्यायी साहित्य आणि एकात्मता तंत्रज्ञानावर संशोधन सुरू झाले आहे. थिन फिल्म लिथियम निओबेट हे मॉड्युलेटरच्या नवीन पिढीसाठी सर्वात आशादायक प्लॅटफॉर्मपैकी एक बनले आहे.पातळ फिल्म लिथियम निओबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरबल्क लिथियम निओबेटची उत्कृष्ट वैशिष्ट्ये वारशाने मिळतात, ज्यात समाविष्ट आहेत: रुंद पारदर्शक खिडकी, मोठी इलेक्ट्रो-ऑप्टिक गुणांक (r33 = 31 pm/V) रेषीय पेशी केर्स प्रभाव अनेक तरंगलांबी श्रेणींमध्ये कार्य करू शकतो
थिन फिल्म लिथियम निओबेट तंत्रज्ञानातील अलिकडच्या प्रगतीमुळे उल्लेखनीय परिणाम मिळाले आहेत, ज्यामध्ये प्रति चॅनेल १.९६ Tb/s डेटा दरासह २६० Gbaud वर कार्यरत मॉड्युलेटरचा समावेश आहे. या प्लॅटफॉर्मचे अद्वितीय फायदे आहेत जसे की CMOS-सुसंगत ड्राइव्ह व्होल्टेज आणि १०० GHz ची ३-dB बँडविड्थ.
उदयोन्मुख तंत्रज्ञान अनुप्रयोग
इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्युलेटरचा विकास अनेक क्षेत्रांमधील उदयोन्मुख अनुप्रयोगांशी जवळून संबंधित आहे. कृत्रिम बुद्धिमत्ता आणि डेटा सेंटरच्या क्षेत्रात,हाय-स्पीड मॉड्युलेटरपुढील पिढीच्या इंटरकनेक्शनसाठी महत्वाचे आहेत आणि एआय कंप्युटिंग अॅप्लिकेशन्स 800G आणि 1.6T प्लगेबल ट्रान्सीव्हर्सची मागणी वाढवत आहेत. मॉड्युलेटर तंत्रज्ञान देखील यासाठी लागू केले जाते: क्वांटम माहिती प्रक्रिया न्यूरोमॉर्फिक संगणन फ्रिक्वेन्सी मॉड्युलेटेड कंटिन्युअस वेव्ह (FMCW) लिडार मायक्रोवेव्ह फोटॉन तंत्रज्ञान
विशेषतः, पातळ फिल्म लिथियम निओबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर ऑप्टिकल कॉम्प्युटेशनल प्रोसेसिंग इंजिनमध्ये ताकद दाखवतात, जे जलद कमी-शक्तीचे मॉड्यूलेशन प्रदान करतात जे मशीन लर्निंग आणि कृत्रिम बुद्धिमत्ता अनुप्रयोगांना गती देतात. असे मॉड्युलेटर कमी तापमानात देखील कार्य करू शकतात आणि सुपरकंडक्टिंग लाईन्समध्ये क्वांटम-क्लासिकल इंटरफेससाठी योग्य आहेत.
पुढील पिढीतील इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्युलेटरच्या विकासासमोर अनेक प्रमुख आव्हाने आहेत: उत्पादन खर्च आणि प्रमाण: पातळ-फिल्म लिथियम निओबेट मॉड्युलेटर सध्या 150 मिमी वेफर उत्पादनापुरते मर्यादित आहेत, ज्यामुळे खर्च जास्त येतो. उद्योगाला फिल्म एकरूपता आणि गुणवत्ता राखून वेफर आकार वाढवणे आवश्यक आहे. एकत्रीकरण आणि सह-डिझाइन: यशस्वी विकासउच्च-कार्यक्षमता मॉड्युलेटरऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स आणि इलेक्ट्रॉनिक चिप डिझायनर्स, ईडीए पुरवठादार, फाउंट्स आणि पॅकेजिंग तज्ञांच्या सहकार्यासह व्यापक सह-डिझाइन क्षमता आवश्यक आहेत. उत्पादन जटिलता: सिलिकॉन-आधारित ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स प्रक्रिया प्रगत सीएमओएस इलेक्ट्रॉनिक्सपेक्षा कमी जटिल असल्या तरी, स्थिर कामगिरी आणि उत्पन्न मिळविण्यासाठी महत्त्वपूर्ण कौशल्य आणि उत्पादन प्रक्रिया ऑप्टिमायझेशन आवश्यक आहे.
एआय बूम आणि भू-राजकीय घटकांमुळे प्रेरित, जगभरातील सरकारे, उद्योग आणि खाजगी क्षेत्राकडून या क्षेत्रात वाढत्या गुंतवणुकीचा लाभ होत आहे, ज्यामुळे शैक्षणिक आणि उद्योग यांच्यात सहकार्यासाठी नवीन संधी निर्माण होत आहेत आणि नवोपक्रमाला गती देण्याचे आश्वासन मिळत आहे.
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-३०-२०२४