El futur deModuladors òptics electro
Els moduladors electro òptics tenen un paper central en els sistemes optoelectrònics moderns, jugant un paper important en molts camps des de la comunicació fins a la computació quàntica regulant les propietats de la llum. Aquest treball tracta l'estat actual, l'últim avenç i el futur desenvolupament de la tecnologia del modulador Electro Optic
Figura 1: Comparació de rendiment de diferentsModulador òpticTecnologies, incloent Niobat de liti de pel·lícula fina (TFLN), moduladors d’absorció elèctrica III-V (EAM), moduladors basats en silici i polímer en termes de pèrdua d’inserció, amplada de banda, consum d’energia, mida i capacitat de fabricació.
Moduladors electro òptics basats en silici tradicionals i les seves limitacions
Els moduladors de llum fotoelèctrics basats en silici han estat la base dels sistemes de comunicació òptica durant molts anys. A partir de l'efecte de dispersió del plasma, aquests dispositius han avançat notables durant els darrers 25 anys, augmentant les taxes de transferència de dades per tres ordres de magnitud. Els moduladors moderns basats en silici poden aconseguir una modulació d’amplitud de pols de 4 nivells (PAM4) de fins a 224 GB/s, i fins i tot més de 300 GB/s amb modulació PAM8.
No obstant això, els moduladors basats en silici tenen limitacions fonamentals derivades de les propietats del material. Quan els transceors òptics requereixen taxes de més de més de 200 GBaud, l’amplada de banda d’aquests dispositius és difícil satisfer la demanda. Aquesta limitació prové de les propietats inherents del silici: el balanç d’evitar una pèrdua de llum excessiva mantenint una conductivitat suficient crea inevitables compromisos.
Tecnologia i materials moduladors emergents
Les limitacions dels moduladors tradicionals basats en silici han impulsat la investigació en materials alternatius i tecnologies d’integració. Niobat de pel·lícula fina de pel·lícula s'ha convertit en una de les plataformes més prometedores per a una nova generació de moduladors.Moduladors electro-òptics de niobat de filithi de pel·lícula finaHereu les excel·lents característiques del niobat de liti a granel, incloent-hi: finestra transparent àmplia, gran coeficient electroòptic (R33 = 31 pm/v) L’efecte Kerrs de cèl·lules lineals pot funcionar en diversos intervals de longitud d’ona
Els avenços recents en la tecnologia de niobat de liti de pel·lícula fina han donat resultats notables, incloent un modulador que funciona a 260 GBAud amb taxes de dades d’1,96 TB/s per canal. La plataforma té avantatges únics, com ara la tensió d’accionament compatible amb CMOS i l’amplada de banda de 3-DB de 100 GHz.
Aplicació de tecnologia emergent
El desenvolupament de moduladors electro òptics està estretament relacionat amb aplicacions emergents en molts camps. En el camp de la intel·ligència artificial i els centres de dades,Moduladors d’alta velocitatsón importants per a la propera generació d’interconnexions i les aplicacions informàtiques d’AI impulsen la demanda de transceptors pluges 800G i 1.6T. La tecnologia del modulador també s’aplica a: Processament d’informació quàntica Freqüència de computació neuromòrfica de freqüència contínua d’ona contínua (FMCW) LiDAR Tecnologia de fotons de microones
En particular, els moduladors electroòptics de niobat de liti de pel·lícula fina mostren força en els motors de processament computacional òptic, proporcionant una modulació ràpida de baix consum que accelera l’aprenentatge automàtic i les aplicacions d’intel·ligència artificial. Aquests moduladors també poden funcionar a temperatures baixes i són adequats per a interfícies clàssiques quàntiques en línies de superconducció.
El desenvolupament de moduladors electro òptics de propera generació s’enfronta a diversos reptes importants: el cost de la producció i l’escala: els moduladors de niobat de liti de pel·lícula fina es limiten actualment a una producció d’hòsties de 150 mm, donant lloc a costos més elevats. La indústria necessita ampliar la mida de l’hòstia mantenint la uniformitat i la qualitat del cinema. Integració i co-dissenyador: el desenvolupament amb èxit deModuladors d’alt rendimentRequereix capacitats de co-disseny completes, que impliqui la col·laboració d’optoelectrònica i dissenyadors de xips electrònics, proveïdors d’EDA, fonts i experts envasos. Complexitat de fabricació: Si bé els processos d’optoelectrònica basats en silici són menys complexos que l’electrònica CMOS avançada, aconseguint un rendiment i un rendiment estables requereixen una experiència important i l’optimització de processos de fabricació.
Impulsat pel boom de l'AI i els factors geopolítics, el camp està rebent una inversió més gran dels governs, de la indústria i del sector privat a tot el món, creant noves oportunitats de col·laboració entre acadèmia i indústria i prometent accelerar la innovació.
Posada Posada: 30-30-2024