Lithium tantalate (LTOI) aig astar àrdmoduladair electro-optaigeach
Tha trafaic dàta cruinneil a’ sìor fhàs, air a stiùireadh le gabhail farsaing ri teicneòlasan ùra leithid 5G agus inntleachd shaorga (AI), a tha a’ cur dùbhlain mhòra air luchd-gluasaid aig gach ìre de lìonraidhean optigeach. Gu sònraichte, feumaidh teicneòlas moduladair electro-optigeach an ath ghinealach àrdachadh mòr ann an ìrean gluasaid dàta gu 200 Gbps ann an aon seanail agus aig an aon àm a’ lughdachadh caitheamh lùtha agus cosgaisean. Anns na beagan bhliadhnaichean a dh’ fhalbh, chaidh teicneòlas fotonics silicon a chleachdadh gu farsaing ann am margaidh an luchd-gluasaid optigeach, gu h-àraidh air sgàth ‘s gun gabh fotonics silicon a thoirt gu buil ann an àireamhan mòra a’ cleachdadh pròiseas CMOS aibidh. Ach, tha dùbhlain mhòra mu choinneamh moduladairean electro-optigeach SOI a tha an urra ri sgaoileadh giùlain ann an leud-bann, caitheamh cumhachd, gabhail a-steach giùlan an-asgaidh agus neo-loidhneachd modulachaidh. Am measg shlighean teicneòlais eile sa ghnìomhachas tha InP, LNOI lithium niobate film tana, polymers electro-optigeach, agus fuasglaidhean amalachaidh ioma-àrd-ùrlar eile. Thathas den bheachd gur e LNOI am fuasgladh as urrainn an coileanadh as fheàrr a choileanadh ann am modulachadh aig astar fìor àrd agus cumhachd ìosal, ge-tà, tha cuid de dhùbhlain aige an-dràsta a thaobh pròiseas agus cosgais cinneasachaidh mòr. O chionn ghoirid, chuir an sgioba air bhog àrd-ùrlar fotonach amalaichte film tana lithium tantalate (LTOI) le feartan foto-dealain sàr-mhath agus saothrachadh mòr-sgèile, a thathar an dùil a cho-ionann ri no eadhon a dhol thairis air coileanadh àrd-ùrlaran optigeach lithium niobate agus silicon ann an iomadh tagradh. Ach, gu ruige seo, is e prìomh inneal…conaltradh optaigeach, am moduladair electro-optaigeach aig astar fìor àrd, cha deach a dhearbhadh ann an LTOI.
Anns an sgrùdadh seo, dhealbhaich an luchd-rannsachaidh an toiseach am modúladair electro-optaigeach LTOI, agus chithear a structar ann am Figear 1. Tro dhealbhadh structar gach sreath de tantalate lithium air an inslitheach agus paramadairean an electrod meanbh-thonn, chaidh astar iomadachaidh tonn meanbh-thonn agus solais a mhaidseadh anns anmoduladair electro-optaigeachair a thoirt gu buil. A thaobh call an dealan-microwave a lughdachadh, mhol an luchd-rannsachaidh san obair seo airson a’ chiad uair airgead a chleachdadh mar stuth dealan-microwave le seoltachd nas fheàrr, agus chaidh a shealltainn gun lughdaich an dealan-airgid call an dealan-microwave gu 82% an taca ris an dealan-òir a thathas a’ cleachdadh gu farsaing.
FIG. 1 Structar moduladair electro-optaigeach LTOI, dealbhadh maidseadh ìre, deuchainn call electrode meanbh-thonn.
Tha Figear 2 a’ sealltainn an uidheam deuchainneach agus toraidhean an moduladair electro-optaigeach LTOI airsondian air a mhodachadhlorg dìreach (IMDD) ann an siostaman conaltraidh optaigeach. Tha na deuchainnean a’ sealltainn gun urrainn don mhodúlaiche electro-optaigeach LTOI comharran PAM8 a thar-chuir aig ìre shoidhne de 176 GBd le BER tomhaiste de 3.8 × 10⁻² fo stairsneach 25% SD-FEC. Airson an dà chuid 200 GBd PAM4 agus 208 GBd PAM2, bha BER gu math nas ìsle na stairsneach 15% SD-FEC agus 7% HD-FEC. Tha toraidhean deuchainn na sùla agus an histogram ann am Figear 3 a’ sealltainn gu fradharcach gum faodar am modúlaiche electro-optaigeach LTOI a chleachdadh ann an siostaman conaltraidh àrd-astar le loidhneachd àrd agus ìre mearachd bit ìosal.
FIG. 2 Deuchainn a’ cleachdadh moduladair electro-optaigeach LTOI airsonDìth air a mhodachadhLorgaireachd Dhìreach (IMDD) ann an siostam conaltraidh optaigeach (a) inneal deuchainneach; (b) An ìre mearachd bit tomhaiste (BER) de chomharran PAM8 (dearg), PAM4 (uaine) agus PAM2 (gorm) mar ghnìomh den ìre chomharran; (c) Ìre fiosrachaidh a ghabhas cleachdadh a chaidh a thoirt a-mach (AIR, loidhne dhìreach) agus an ìre dàta lom co-cheangailte (NDR, loidhne sholadach) airson tomhasan le luachan ìre mearachd bit fo chrìoch 25% SD-FEC; (d) Mapaichean sùla agus histograman staitistigeil fo mhodachadh PAM2, PAM4, PAM8.
Tha an obair seo a’ sealltainn a’ chiad mhodúlaichear electro-optaigeach LTOI aig astar luath le leud-bann 3 dB de 110 GHz. Ann an deuchainnean tar-chuir IMDD le lorg dìreach modulachaidh dian, tha an inneal a’ coileanadh ìre dàta lom aon ghiùladair de 405 Gbit/s, a tha co-chosmhail ris a’ choileanadh as fheàrr aig àrd-ùrlaran electro-optaigeach a th’ ann mar-thà leithid LNOI agus moduladairean plasma. San àm ri teachd, le bhith a’ cleachdadh barrachd iom-fhillte…Modaireadair IQdealbhaidhean no dòighean ceartachaidh mearachd comharran nas adhartaiche, no a’ cleachdadh fo-stratan call meanbh-thonn nas ìsle leithid fo-stratan cuartz, thathar an dùil gum bi innealan lithium tantalate a’ coileanadh ìrean conaltraidh de 2 Tbit/s no nas àirde. Còmhla ri buannachdan sònraichte LTOI, leithid dà-refraingeachd nas ìsle agus buaidh na sgèile mar thoradh air a chleachdadh farsaing ann am margaidhean sìoltachain RF eile, bheir teicneòlas fotonaig lithium tantalate fuasglaidhean aig cosgais ìseal, cumhachd ìosal agus aig astar fìor àrd airson lìonraidhean conaltraidh optigeach àrd-astar an ath ghinealaich agus siostaman fotonaig meanbh-thonn.
Àm puist: 11 Dùbhlachd 2024