Літый танталат (ltoi) высокая хуткасцьЭлектра-аптычны мадулятар
Глабальны трафік дадзеных працягвае расці, абумоўлены шырокім прыняццем новых тэхналогій, такіх як 5G і штучны інтэлект (AI), што стварае значныя праблемы для прыёмаперадатчыкаў на ўсіх узроўнях аптычных сетак. У прыватнасці, тэхналогія электра-аптычнага мадулятара наступнага пакалення патрабуе значнага павелічэння хуткасці перадачы дадзеных да 200 Гбіт / с у адным канале, адначасова зніжаючы спажыванне энергіі і выдаткі. У апошнія некалькі гадоў тэхналогія крэмнію фатонікі шырока выкарыстоўваецца на рынку аптычнага прыёмаперадатчыка, у асноўным з-за таго, што крэмніевыя фатонікі могуць быць масава вырабляцца з дапамогай спелага працэсу CMOS. Аднак электра-аптычныя мадулятары SOI, якія абапіраюцца на дысперсію носьбіта, сутыкаюцца з вялікімі праблемамі ў прапускной здольнасці, спажыванні электраэнергіі, паглынанні свабоднага носьбіта і нелінейнасці мадуляцыі. Іншыя тэхналагічныя маршруты ў прамысловасці ўключаюць InP, тонкая плёнкавая літый Niobate LNOI, электра-аптычныя палімеры і іншыя шматплатформавыя гетэрагенныя інтэграцыйныя рашэнні. LNOI лічыцца рашэннем, якое можа дасягнуць найлепшай прадукцыйнасці ў звышвысокай хуткасці і мадуляцыі з нізкай магутнасцю, аднак у цяперашні час ён мае некаторыя праблемы ў плане масавага вытворчасці і кошту. Нядаўна каманда запусціла інтэграваную фатонную платформу з тонкай плёнкай літыя (LTOI) з выдатнымі фотаэлектрычнымі ўласцівасцямі і маштабным вытворчасцю, які, як чакаецца, адпавядае або нават перавышае прадукцыйнасць літый-ніёбата і крэмнічных аптычных платформаў у многіх прыкладаннях. Аднак да гэтага часу асноўная прыладааптычная камунікацыя, Ультравысокая хуткасць электра-аптычнага мадулятара, не быў правераны ў LTOI.
У гэтым даследаванні даследчыкі ўпершыню распрацавалі электра-аптычны мадулятар LTOI, структура якой паказана на малюнку 1. Дзякуючы канструкцыі структуры кожнага пласта літыя танталата на ізалятары і параметры мікрахвалевага электрода, хуткасць распаўсюджвання мікрахвалевай печы і светлай хвалі ў хвалевай хвалі ў TheЭлектра-аптычны мадулятаррэалізаваны. З пункту гледжання зніжэння страты мікрахвалевага электрода, даследчыкі ў гэтай працы ўпершыню прапанавалі выкарыстанне срэбра ў якасці электрода з лепшай праводнасці, а срэбны электрод зніжае страту мікрахвалевай печы да 82% у параўнанні з шырока выкарыстоўваным залатым электродам.
Мал. 1 Электра-аптычны мадулятар электрааптычнай структуры, канструкцыяй фазы, канструкцыяй мікрахвалевай печы.
Мал. 2 паказвае эксперыментальны апарат і вынікі электра-аптычнага мадулятара LTOI дляінтэнсіўнасць мадулюеццаПрамае выяўленне (IMDD) у сістэмах аптычнай сувязі. Эксперыменты паказваюць, што электра-аптычны мадулятар LTOI можа перадаваць сігналы PAM8 са знакам 176 ГБД з вымераным BER 3,8 × 10⁻² ніжэй парога SD-FEC. Як для 200 ГБД PAM4 і 208 ГБд PAM2, BER быў значна ніжэйшы за парог 15% SD-FEC і 7% HD-FEC. Тэсты вачэй і гістаграмы прыводзяць да малюнка 3 візуальна, што электра-аптычны мадулятар LTOI можа быць выкарыстаны ў хуткасных сістэмах сувязі з высокай лінейнасцю і нізкай хуткасцю памылак.
Мал. 2 Эксперымент з выкарыстаннем электра-аптычнага модулятара LTOI дляІнтэнсіўнасць мадулюеццаПрамае выяўленне (IMDD) у аптычнай сістэме сувязі (а) эксперыментальнага прылады; (б) вымераная хуткасць памылкі біта (BER) PAM8 (чырвоны), PAM4 (зялёны) і PAM2 (сіні) сігналы ў залежнасці ад хуткасці знака; (c) здабыта карыснай інфармацыйнай хуткасцю (паветра, пункцірнай лініяй) і звязанай з імі чыстай хуткасцю перадачы дадзеных (NDR, суцэльная лінія) для вымярэнняў са значэннямі хуткасці біта-памылак ніжэй за 25% ліміту SD-FEC; (d) Карты для вачэй і статыстычныя гістаграмы пад PAM2, PAM4, PAM8 мадуляцыі.
Гэтая праца дэманструе першы хуткасны электра-аптычны модулятар LTOI з прапускной здольнасцю 3 дБ 110 ГГц. У мадуляцыі інтэнсіўнасці прамое выяўленне эксперыментаў па перадачы IMDD, прылада дасягае адзінай чыстай нормы перадачы дадзеных 405 GBIT/S, што супастаўна з найлепшымі характарыстыкамі існуючых электра-аптычных платформаў, такіх як мадулятары LNOI і плазмы. У будучыні, выкарыстоўваючы больш складаныяIQ мадулятарКанструкцыі або больш прасунутыя метады карэкцыі памылак сігналу, альбо з выкарыстаннем ніжніх субстратаў страты мікрахвалевай печы, такіх як кварцавыя субстраты, літыевыя танталатныя прылады, як чакаецца, дасягнуць хуткасці сувязі 2 TBIT/S і вышэй. У спалучэнні з канкрэтнымі перавагамі LTOI, такімі як нізкая бірыфрынг і эфект маштабу з-за шырокага прымянення на іншых рынках фільтраў РФ, тэхналогіі фатонікі літыевых танталатаў забяспечаць нізкую, нізкую магутнасць і ўльтра-хуткасныя рашэнні для хуткасных сетак аптычнай сувязі і мікра-фатонікі.
Час паведамлення: 11 снежня 2014 г.