O futuro deModuladores electro ópticos
Os moduladores de electro óptica xogan un papel central nos sistemas optoelectrónicos modernos, desempeñando un papel importante en moitos campos desde a comunicación ata a computación cuántica regulando as propiedades da luz. Este artigo discute o estado actual, o último avance e o desenvolvemento futuro da tecnoloxía de moduladores de óptica electro
Figura 1: Comparación de rendemento de diferentesModulador ópticoTecnoloxías, incluíndo FILL Film Niobate (TFLN), moduladores de absorción eléctrica III-V (EAM), moduladores de silicio e polímeros en termos de perda de inserción, ancho de banda, consumo de enerxía, tamaño e capacidade de fabricación.
Moduladores de óptica tradicional baseados en silicio e as súas limitacións
Os moduladores de luz fotoeléctrica baseados en silicio foron a base dos sistemas de comunicación óptica durante moitos anos. Con base no efecto de dispersión do plasma, tales dispositivos avanzaron notables nos últimos 25 anos, aumentando as taxas de transferencia de datos en tres ordes de magnitude. Os moduladores modernos baseados en silicio poden conseguir unha modulación de amplitude de pulso de 4 niveis (PAM4) de ata 224 GB/s, e incluso máis de 300 GB/s con modulación PAM8.
Non obstante, os moduladores a base de silicio enfróntanse a limitacións fundamentais derivadas das propiedades dos materiais. Cando os transceptores ópticos requiren taxas de baude de máis de 200 máis de Gbaud, o ancho de banda destes dispositivos é difícil de satisfacer a demanda. Esta limitación deriva das propiedades inherentes ao silicio: o equilibrio de evitar a perda de luz excesiva mantendo a condutividade suficiente crea un compromiso inevitable.
Tecnoloxía e materiais emerxentes
As limitacións dos moduladores tradicionais baseados en silicio impulsaron a investigación en materiais alternativos e tecnoloxías de integración. A película fina Lithium Niobate converteuse nunha das plataformas máis prometedoras para unha nova xeración de moduladores.Moduladores electro-ópticos de niobato de niobato de litio finoHerda as excelentes características do niobato de litio a granel, incluíndo: ampla xanela transparente, gran coeficiente electro-óptico (R33 = 31 pm/v) Efecto de células lineais de células lineais poden operar en varios intervalos de lonxitude de onda
Os avances recentes na tecnoloxía de niobate de litio de películas finas obtiveron resultados notables, incluído un modulador que opera a 260 GBAUD con taxas de datos de 1,96 TB/s por canle. A plataforma ten vantaxes únicas como a tensión de unidade compatible con CMOS e o ancho de banda de 3 db de 100 GHz.
Aplicación de tecnoloxía emerxente
O desenvolvemento de moduladores de electro óptica está intimamente relacionado con aplicacións emerxentes en moitos campos. No campo da intelixencia artificial e centros de datos,Moduladores de alta velocidadeson importantes para a próxima xeración de interconexións e as aplicacións de computación AI impulsan a demanda de transceptores conectables de 800g e 1,6T. A tecnoloxía moduladora tamén se aplica a: Procesamento de información cuántica frecuencia de computación neuromórfica modulada en onda continua (FMCW) LiDAR Microondas Tecnoloxía de fotóns
En particular, os moduladores electro-ópticos de niobato de litio de película fina mostran forza nos motores de procesamento computacional óptico, proporcionando unha modulación rápida de baixa potencia que acelera a aprendizaxe automática e as aplicacións de intelixencia artificial. Estes moduladores tamén poden operar a baixas temperaturas e son adecuados para interfaces cuánticas clásicas en liñas superconductoras.
O desenvolvemento de moduladores de electro óptica de última xeración enfróntanse a varios retos importantes: o custo e a escala de produción: os moduladores de niobato de litio de película fina están actualmente limitados a produción de obleas de 150 mm, obtendo maiores custos. A industria necesita ampliar o tamaño da oblea mantendo a uniformidade e a calidade do cine. Integración e co-deseño: o desenvolvemento exitoso deModuladores de alto rendementoRequire capacidades de co-deseño completas, que impliquen a colaboración de optoelectrónicos e deseñadores de chips electrónicos, provedores de EDA, fontes e expertos en envases. Complexidade de fabricación: mentres que os procesos de optoelectrónica baseados en silicio son menos complexos que a electrónica CMOS avanzada, conseguir un rendemento e rendemento estables require coñecementos importantes e optimización de procesos de fabricación.
Impulsado polo boom e os factores xeopolíticos, o campo está a recibir un maior investimento de gobernos, industria e sector privado en todo o mundo, creando novas oportunidades de colaboración entre academia e industria e prometendo acelerar a innovación.
Tempo de publicación: Decembro-30-2024