Modulator electro-optic àrd-astar Lithium tantalate (LTOI).

Àrd-astar lithium tantalate (LTOI).modulator electro-optic

Tha trafaic dàta cruinne a’ sìor fhàs, air a stiùireadh le gabhail farsaing ri teicneòlasan ùra leithid 5G agus inntleachd fuadain (AI), a tha nan dùbhlain mòra dha luchd-tar-chuir aig gach ìre de lìonraidhean optigeach. Gu sònraichte, feumaidh teicneòlas modulator electro-optic an ath ghinealach àrdachadh mòr ann an ìrean gluasad dàta gu 200 Gbps ann an aon seanal fhad ‘s a tha e a’ lughdachadh caitheamh is cosgaisean lùtha. Anns na beagan bhliadhnaichean a dh’ fhalbh, tha teicneòlas photonics silicon air a bhith air a chleachdadh gu farsaing anns a ’mhargaidh transceiver optigeach, gu h-àraidh air sgàth gum faodar photonics silicon a thoirt gu mòr a’ cleachdadh pròiseas CMOS aibidh. Ach, tha dùbhlain mòra mu choinneamh modulators SOI electro-optic a tha an urra ri sgaoileadh luchd-giùlain a thaobh leud-bann, caitheamh cumhachd, in-ghabhail giùlan an-asgaidh agus neo-riaghailteachd atharrachaidh. Tha slighean teicneòlais eile sa ghnìomhachas a’ toirt a-steach InP, film tana lithium niobate LNOI, polymers electro-optical, 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 modaladh ultra-luath agus cumhachd ìosal, ge-tà, tha cuid de dhùbhlain ann an-dràsta a thaobh pròiseas mòr-chinneasachaidh agus cosgais. O chionn ghoirid, chuir an sgioba air bhog àrd-ùrlar photonic amalaichte lithium tantalate film (LTOI) le feartan photoelectric sàr-mhath agus saothrachadh mòr, a thathar an dùil a bhios a rèir no eadhon nas àirde na coileanadh àrd-ùrlaran lithium niobate agus silicon optigeach ann an iomadh tagradh. Ach, gu ruige seo, prìomh inneal naconaltradh optigeach, am modulator electro-optic aig astar àrd, cha deach a dhearbhadh ann an LTOI.

Anns an sgrùdadh seo, dhealbhaich an luchd-rannsachaidh am modulator electro-optic LTOI an toiseach, agus tha an structar air a shealltainn ann am Figear 1. Tro dhealbhadh structar gach còmhdach de lithium tantalate air an insuladair agus paramadairean an electrod microwave, an iomadachadh maids astar eadar microwave agus tonn aotrom anns anmodulator electro-optigeachair a thoirt gu buil. A thaobh a bhith a’ lughdachadh call an electrod microwave, mhol an luchd-rannsachaidh san obair seo airson a’ chiad uair airgead a chleachdadh mar stuth electrode le seoltachd nas fheàrr, agus chaidh sealltainn gun lughdaich an electrod airgid an call microwave gu 82% an taca ris an electrode òir air a chleachdadh gu farsaing.

FIG. Structar modulator electro-optic 1 LTOI, dealbhadh maidsidh ìre, deuchainn call electrode microwave.

FIG. 2 a’ sealltainn an uidheamachd deuchainneach agus toraidhean an modulator electro-optic LTOI airsondian modaichtelorg dìreach (IMDD) ann an siostaman conaltraidh optigeach. Tha na deuchainnean a’ sealltainn gun urrainn don modulator electro-optic LTOI comharran PAM8 a thar-chuir aig ìre soidhnidh 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 an stairsnich de 15% SD-FEC agus 7% HD-FEC. Tha toraidhean an deuchainn sùla is histogram ann am Figear 3 a’ sealltainn gu fradharcach gum faodar am modulator electro-optic LTOI a chleachdadh ann an siostaman conaltraidh àrd-astar le sreathachd àrd agus ìre mearachd ìre ìosal.

FIG. 2 Dèan deuchainn le bhith a’ cleachdadh modulator electro-optic LTOI airsonModail dianDearbhadh Dìreach (IMDD) ann an siostam conaltraidh optigeach (a) inneal deuchainneach; (b) An ìre mearachd tomhas tomhais (BER) de chomharran PAM8 (dearg), PAM4 (uaine) agus PAM2 (gorm) mar ghnìomh den ìre soidhne; (c) Ìre fiosrachaidh a ghabhas cleachdadh air a thoirt a-mach (AIR, loidhne briste) agus ìre dàta lom co-cheangailte ris (NDR, loidhne chruaidh) airson tomhais le luachan ìre mearachd bit nas ìsle na crìoch 25% SD-FEC; (d) Mapaichean sùla agus histograman staitistigeil fo atharrachadh PAM2, PAM4, PAM8.

Tha an obair seo a’ sealltainn a’ chiad modulator electro-optic LTOI aig astar àrd le leud-bann 3 dB de 110 GHz. Ann an deuchainnean dearbhaidh tar-chuir IMDD gu dìreach modaladh dian, bidh an inneal a’ coileanadh ìre dàta lom aon neach-giùlan de 405 Gbit / s, a tha an coimeas ris an coileanadh as fheàrr de àrd-ùrlaran electro-optigeach a th ’ann mar LNOI agus modulators plasma. Anns an àm ri teachd, a 'cleachdadh nas iom-fhillteIQ modulatordealbhadh no dòighean ceartachaidh mearachd chomharran nas adhartaiche, no a’ cleachdadh fo-stratan call microwave nas ìsle leithid substrates quartz, thathas an dùil gun coilean innealan lithium tantalate ìrean conaltraidh de 2 Tbit / s no nas àirde. Còmhla ri buannachdan sònraichte LTOI, leithid birefringence nas ìsle agus a’ bhuaidh sgèile mar thoradh air a chleachdadh farsaing ann am margaidhean sìoltachain RF eile, bheir teicneòlas photonics lithium tantalate seachad fuasglaidhean cosgais ìosal, cumhachd ìosal agus ultra-luath airson an ath ghinealach àrd. - lìonraidhean conaltraidh optigeach luath agus siostaman photonics microwave.