Lithium Tantalate (LTOI) ความเร็วสูงเครื่องปรับอากาศ
การจราจรข้อมูลทั่วโลกยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องโดยได้รับแรงหนุนจากการใช้เทคโนโลยีใหม่ ๆ เช่น 5G และปัญญาประดิษฐ์ (AI) ซึ่งก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญสำหรับผู้รับส่งสัญญาณในทุกระดับของเครือข่ายออพติคอล โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคโนโลยีโมดูเลเตอร์ออปติกรุ่นต่อไปต้องการอัตราการถ่ายโอนข้อมูลที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเป็น 200 Gbps ในช่องเดียวในขณะที่ลดการใช้พลังงานและค่าใช้จ่าย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเทคโนโลยี Silicon Photonics ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในตลาดเครื่องรับส่งสัญญาณออพติคอลส่วนใหญ่เนื่องจากความจริงที่ว่า silicon photonics สามารถผลิตได้เป็นจำนวนมากโดยใช้กระบวนการ CMOS ที่เป็นผู้ใหญ่ อย่างไรก็ตามโมดูเลเตอร์ออปติกอิเล็กทรอนิกส์ที่พึ่งพาการกระจายตัวของผู้ให้บริการเผชิญกับความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในแบนด์วิดท์การใช้พลังงานการดูดซับผู้ให้บริการฟรีและการปรับความไม่เชิงเส้น เส้นทางเทคโนโลยีอื่น ๆ ในอุตสาหกรรม ได้แก่ INP, ฟิล์มบางลิเธียม Niobate Lnoi, โพลีเมอร์ออพติคอลไฟฟ้าและโซลูชั่นการรวมตัวที่แตกต่างกันหลายแพลตฟอร์มอื่น ๆ LNOI ได้รับการพิจารณาว่าเป็นวิธีแก้ปัญหาที่สามารถบรรลุประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในความเร็วสูงเป็นพิเศษและการปรับพลังงานต่ำอย่างไรก็ตามในปัจจุบันมีความท้าทายบางประการในแง่ของกระบวนการผลิตและต้นทุน เมื่อเร็ว ๆ นี้ทีมได้เปิดตัวแพลตฟอร์มโฟโตนิกลิเธียม Tantalate (LTOI) ฟิล์มที่มีคุณสมบัติโฟโตอิเล็กทริกที่ยอดเยี่ยมและการผลิตขนาดใหญ่ซึ่งคาดว่าจะจับคู่หรือเกินกว่าประสิทธิภาพของลิเธียม niobate และแพลตฟอร์มแสงซิลิกอนในหลาย ๆ แอปพลิเคชัน อย่างไรก็ตามจนถึงขณะนี้อุปกรณ์หลักของการสื่อสารด้วยแสงโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติกความเร็วสูงเป็นพิเศษยังไม่ได้รับการตรวจสอบใน LTOI
ในการศึกษานี้นักวิจัยได้ออกแบบตัวปรับเปลี่ยน LTOI Electro-optic ครั้งแรกโครงสร้างที่แสดงในรูปที่ 1 ผ่านการออกแบบโครงสร้างของแต่ละชั้นของลิเธียม tantalate บนฉนวนและพารามิเตอร์ของอิเล็กโทรดไมโครเวฟเครื่องดัดแปลงไฟฟ้ารับรู้ ในแง่ของการลดการสูญเสียอิเล็กโทรดไมโครเวฟนักวิจัยในงานนี้เป็นครั้งแรกที่เสนอการใช้เงินเป็นวัสดุอิเล็กโทรดที่มีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีขึ้นและอิเล็กโทรดสีเงินก็แสดงเพื่อลดการสูญเสียไมโครเวฟเป็น 82% เมื่อเทียบกับขั้วทองที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
มะเดื่อ. 1 LTOI Electro-Optic Modulator โครงสร้างการออกแบบการจับคู่เฟสการทดสอบการสูญเสียอิเล็กโทรดไมโครเวฟ
มะเดื่อ. 2 แสดงเครื่องมือทดลองและผลลัพธ์ของ LTOI Electro-Optic Modulator สำหรับความเข้มที่มอดูเลตการตรวจจับโดยตรง (IMDD) ในระบบการสื่อสารทางแสง การทดลองแสดงให้เห็นว่า LTOI Electro-Optic Modulator สามารถส่งสัญญาณ PAM8 ที่อัตราการลงชื่อ 176 GBD ด้วย BER ที่วัดได้ที่ 3.8 ×10⁻²ต่ำกว่าเกณฑ์ SD-FEC 25% สำหรับทั้ง 200 GBD PAM4 และ 208 GBD PAM2 BER ต่ำกว่าเกณฑ์ 15% SD-FEC และ 7% HD-FEC ผลการทดสอบตาและฮิสโตแกรมในรูปที่ 3 แสดงให้เห็นว่า LTOI Electro-Optic Modulator สามารถใช้ในระบบการสื่อสารความเร็วสูงที่มีความเป็นเส้นตรงสูงและอัตราความผิดพลาดบิตต่ำ
มะเดื่อ. 2 การทดลองโดยใช้ LTOI Electro-Optic Modulator สำหรับความเข้มที่มอดูเลตการตรวจจับโดยตรง (IMDD) ในระบบการสื่อสารทางแสง (A) อุปกรณ์ทดลอง; (b) อัตราข้อผิดพลาดบิตที่วัดได้ (BER) ของ PAM8 (สีแดง), สัญญาณ PAM4 (สีเขียว) และ PAM2 (สีน้ำเงิน) เป็นฟังก์ชันของอัตราการลงชื่อ (c) สกัดอัตราข้อมูลที่ใช้งานได้ (อากาศเส้นประ) และอัตราข้อมูลสุทธิที่เกี่ยวข้อง (NDR, เส้นทึบ) สำหรับการวัดด้วยค่าอัตราบิตข้อผิดพลาดต่ำกว่าขีด จำกัด SD-FEC 25%; (d) แผนที่ตาและฮิสโตแกรมทางสถิติภายใต้ PAM2, PAM4, การมอดูเลต PAM8
งานนี้แสดงให้เห็นถึงโมดูเลเตอร์ LTOI Electro-Optic ความเร็วสูงเครื่องแรกที่มีแบนด์วิดท์ 3 dB ที่ 110 GHz ในการตรวจจับความเข้มการตรวจจับการส่งสัญญาณ IMDD โดยตรงอุปกรณ์จะได้รับอัตราข้อมูลสุทธิของผู้ให้บริการเดียวที่ 405 GBIT/S ซึ่งเทียบได้กับประสิทธิภาพที่ดีที่สุดของแพลตฟอร์มไฟฟ้าออพติคอลที่มีอยู่เช่น LNOI และพลาสมาโมดูเลเตอร์ ในอนาคตการใช้ความซับซ้อนมากขึ้นIQ Modulatorการออกแบบหรือเทคนิคการแก้ไขข้อผิดพลาดของสัญญาณขั้นสูงหรือการใช้พื้นผิวการสูญเสียไมโครเวฟที่ต่ำกว่าเช่นสารตั้งต้นควอตซ์อุปกรณ์ลิเธียมไทเทอเรตคาดว่าจะบรรลุอัตราการสื่อสาร 2 ครั้งต่อวินาทีหรือสูงกว่า เมื่อรวมกับข้อได้เปรียบเฉพาะของ LTOI เช่น birefringence ที่ต่ำกว่าและเอฟเฟกต์สเกลเนื่องจากการใช้งานที่แพร่หลายในตลาดตัวกรอง RF อื่น ๆ เทคโนโลยีลิเธียม tantalate photonics จะให้บริการโซลูชั่นความเร็วสูงที่มีราคาต่ำ
เวลาโพสต์: ธันวาคม -11-2024