Tantat de litiu (LTOI) de mare vitezămodulator electro-optic
Traficul global de date continuă să crească, determinat de adoptarea pe scară largă a noilor tehnologii, cum ar fi 5G și inteligența artificială (AI), care ridică provocări semnificative pentru transceiver-uri la toate nivelurile rețelelor optice. Mai exact, următoarea generație de tehnologie de modulator electro-optic necesită o creștere semnificativă a ratelor de transfer de date la 200 Gbps pe un singur canal, reducând în același timp consumul de energie și costurile. În ultimii câțiva ani, tehnologia fotonica cu siliciu a fost utilizată pe scară largă pe piața transceiver-urilor optice, în principal datorită faptului că fotonica cu siliciu poate fi produsă în masă folosind procesul CMOS matur. Cu toate acestea, modulatoarele electro-optice SOI care se bazează pe dispersia purtătorului se confruntă cu mari provocări în lățimea de bandă, consumul de energie, absorbția liberă a purtătorului și neliniaritatea modulației. Alte rute tehnologice din industrie includ InP, niobat de litiu cu peliculă subțire LNOI, polimeri electro-optici și alte soluții de integrare eterogene multiplatformă. LNOI este considerată a fi soluția care poate obține cele mai bune performanțe în modularea vitezei ultra-înalte și a puterii reduse, cu toate acestea, în prezent are unele provocări în ceea ce privește procesul de producție în masă și costul. Recent, echipa a lansat o platformă fotonică integrată de tantat de litiu cu peliculă subțire (LTOI) cu proprietăți fotoelectrice excelente și producție la scară largă, care este de așteptat să egaleze sau chiar să depășească performanța platformelor optice de niobat de litiu și siliciu în multe aplicații. Cu toate acestea, până acum, dispozitivul de bază alcomunicare optică, modulatorul electro-optic de mare viteză, nu a fost verificat în LTOI.
În acest studiu, cercetătorii au proiectat mai întâi modulatorul electro-optic LTOI, a cărui structură este prezentată în Figura 1. Prin proiectarea structurii fiecărui strat de tantalat de litiu pe izolator și a parametrilor electrodului cu microunde, propagarea potrivirea vitezei cuptorului cu microunde și a undei de lumină înmodulator electro-opticse realizează. În ceea ce privește reducerea pierderii electrodului cu microunde, cercetătorii din această lucrare au propus pentru prima dată utilizarea argintului ca material electrod cu o conductivitate mai bună, iar electrodul de argint s-a dovedit că reduce pierderea la microunde la 82% în comparație cu electrod de aur utilizat pe scară largă.
SMOCHIN. 1 structură de modulator electro-optic LTOI, design de potrivire de fază, test de pierdere a electrodului cu microunde.
SMOCHIN. 2 prezintă aparatul experimental și rezultatele modulatorului electro-optic LTOI ptintensitate modulatădetecție directă (IMDD) în sistemele de comunicații optice. Experimentele arată că modulatorul electro-optic LTOI poate transmite semnale PAM8 la o rată a semnelor de 176 GBd cu un BER măsurat de 3,8 × 10⁻² sub pragul SD-FEC de 25%. Atât pentru 200 GBd PAM4, cât și pentru 208 GBd PAM2, BER a fost semnificativ mai mic decât pragul de 15% SD-FEC și 7% HD-FEC. Rezultatele testului de ochi și histogramă din Figura 3 demonstrează vizual că modulatorul electro-optic LTOI poate fi utilizat în sisteme de comunicații de mare viteză, cu liniaritate ridicată și rată de eroare de biți scăzută.
SMOCHIN. 2 Experimentați folosind modulatorul electro-optic LTOI pentruIntensitate modulatăDetectare directă (IMDD) în sistemul de comunicații optice (a) dispozitiv experimental; (b) Rata de eroare de biți măsurată (BER) a semnalelor PAM8 (roșu), PAM4 (verde) și PAM2 (albastru) în funcție de rata semnului; (c) Rata informațiilor utilizabile extrase (AIR, linie întreruptă) și rata netă a datelor asociată (NDR, linie continuă) pentru măsurători cu valori ale ratei de eroare pe biți sub limita de 25% SD-FEC; (d) Hărți oculare și histograme statistice sub modulația PAM2, PAM4, PAM8.
Această lucrare demonstrează primul modulator electro-optic LTOI de mare viteză cu o lățime de bandă de 3 dB de 110 GHz. În experimentele de transmisie IMDD cu detecție directă cu modulație de intensitate, dispozitivul realizează o rată netă a datelor cu un singur purtător de 405 Gbit/s, care este comparabilă cu cea mai bună performanță a platformelor electro-optice existente, cum ar fi LNOI și modulatoarele cu plasmă. În viitor, folosind mai complexeModulator IQproiecte sau tehnici mai avansate de corectare a erorilor de semnal sau folosind substraturi cu pierderi mai mici de microunde, cum ar fi substraturi de cuarț, dispozitivele cu tantalat de litiu sunt de așteptat să atingă rate de comunicare de 2 Tbit/s sau mai mari. Combinată cu avantajele specifice ale LTOI, cum ar fi birefringența mai scăzută și efectul de scară datorită aplicării sale pe scară largă pe alte piețe de filtre RF, tehnologia fotonică cu tantalat de litiu va oferi soluții cu costuri reduse, cu putere redusă și cu viteză ultra mare pentru generația următoare. -rețele de comunicații optice de viteză și sisteme fotonice cu microunde.
Ora postării: 11-12-2024