Litij tantalat (ltoi) visoka hitrostElektro-optični modulator
Globalni podatkovni promet še naprej raste, ki ga poganja široko sprejetje novih tehnologij, kot sta 5G in umetna inteligenca (AI), ki predstavlja pomembne izzive za oddajnike na vseh ravneh optičnih omrežij. Konkretno, tehnologija elektro-optičnih modulatorjev naslednje generacije zahteva znatno povečanje hitrosti prenosa podatkov na 200 Gbps v enem kanalu, hkrati pa zmanjšuje porabo in stroške energije. V zadnjih nekaj letih se je na trgu optičnih oddajnikov široko uporabljala tehnologija Silicon Photonics, predvsem zaradi dejstva, da je silicijeva fotonika mogoče množično proizvajati s postopkom zrelega CMOS. Vendar se elektro-optični modulatorji SOI, ki se zanašajo na disperzijo nosilcev, soočajo z velikimi izzivi pri pasovni širini, porabi energije, absorpciji prostega nosilca in nelinearnosti modulacije. Druge tehnološke poti v panogi vključujejo INP, tanko film litijev niobat lnOI, elektro-optične polimere in druge raztopine za heterogeno integracijo z več platformami. LNOI velja za rešitev, ki lahko doseže najboljšo zmogljivost pri ultra visoki hitrosti in modulaciji z nizko močjo, vendar ima trenutno nekaj izzivov v smislu množične proizvodnje in stroškov. Pred kratkim je ekipa predstavila integrirano fotonsko platformo tankega filmskega litijevega tantalata (LTOI) z odličnimi fotoelektričnimi lastnostmi in obsežno proizvodnjo, ki naj bi se v mnogih aplikacijah ujemala ali celo presegla zmogljivost litijevih niobatskih in silicijevih optičnih platform. Vendar do zdaj osrednja napravaoptična komunikacija, Elektro-optični modulator ultra visoke hitrosti ni bil preverjen v LTOI.
V tej študiji so raziskovalci najprej zasnovali elektro-optični modulator LTOI, katerega struktura je prikazana na sliki 1. Z zasnovo strukture vsake plasti litijevega tantalata na izolatorju in parametrov mikrovalovne elektrode, hitrost širjenja mikrovalovneElektro-optični modulatorje realizirano. Glede na zmanjšanje izgube mikrovalovne elektrode so raziskovalci v tem delu prvič predlagali uporabo srebra kot materiala za elektrodo z boljšo prevodnostjo, dokazano pa je bilo, da srebrna elektroda zmanjša izgubo mikrovalovne pečice na 82% v primerjavi s široko uporabljeno zlato elektrodo.
Fig. 1 LTOI elektro-optična struktura modulatorja, zasnova faznega ujemanja, test izgube mikrovalovne elektrode.
Fig. 2 prikazuje eksperimentalni aparat in rezultate elektro-optičnega modulatorja LTOI zaintenzivnost moduliranaNeposredno odkrivanje (IMDD) v optičnih komunikacijskih sistemih. V poskusih je razvidno, da lahko elektro-optični modulator LTOI prenaša signale PAM8 s hitrostjo znakov 176 GBD z izmerjenim BER 3,8 × 10⁻² pod 25-odstotnim pragom SD-FEC. Za 200 GBD PAM4 in 208 GBD PAM2 je bil BER bistveno nižji od praga 15% SD-FEC in 7% HD-FEC. Rezultati testa za oči in histogram na sliki 3 vizualno kažejo, da se elektro-optični modulator LTOI lahko uporablja v komunikacijskih sistemih visoke hitrosti z visoko linearnostjo in nizko hitrostjo bitov.
Fig. 2 Eksperiment z uporabo elektro-optičnega modulatorja LTOI zaIntenzivnost moduliranaNeposredno odkrivanje (IMDD) v optičnem komunikacijskem sistemu (a) eksperimentalna naprava; (b) izmerjena hitrost napake bitja (BER) PAM8 (rdeča), PAM4 (zelena) in PAM2 (modra) signala kot funkcijo hitrosti znakov; (c) izvlečena uporabna hitrost informacij (zrak, črtkana črta) in s tem povezano neto hitrost podatkov (NDR, trdna črta) za meritve z vrednostmi bitne napake pod 25% mejo SD-FEC; (d) Očesni zemljevidi in statistični histogrami pod modulacijo PAM2, PAM4, PAM8.
To delo prikazuje prvi elektro-optični modulator za visoke hitrosti LTOI s 3 dB pasovno širino 110 GHz. V intenzivni modulaciji Neposredna eksperimente IMDD Prenos prenosnih poskusov dosega eno samo hitrost podatkov o neto nosilcih 405 GBIT/S, kar je primerljivo z najboljšo zmogljivostjo obstoječih elektro-optičnih platform, kot so LNOI in plazemski modulatorji. V prihodnosti uporaba bolj zapleteneIQ modulatorOblike ali naprednejše tehnike popravljanja napak v signalu ali z uporabo nižjih podlag za izgubo mikrovalovne pečice, kot so kremenčevi substrati, litijeve naprave, naj bi dosegle hitrost komunikacije 2 TBIT/S ali višje. V kombinaciji s specifičnimi prednosti LTOI, kot sta nižja birefringe in učinek lestvice zaradi široke uporabe na drugih trgih filtra RF, bo tehnologija litijeve tantalata fotonike zagotovila nizke, nizke moči in ultra-visoke hitrostne rešitve za visoko generacijo za visoko stopnjo optične komunikacijske mreže in mikrovalovne fotonične sisteme.
Čas objave: december-11-2024