Высокахуткасны танталат літыя (LTOI)электрааптычны мадулятар
Глабальны трафік дадзеных працягвае расці з-за шырокага ўкаранення новых тэхналогій, такіх як 5G і штучны інтэлект (ШІ), што стварае значныя праблемы для прыёмаперадатчыкаў на ўсіх узроўнях аптычных сетак. У прыватнасці, тэхналогія электрааптычных мадулятараў 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 крэмніевай фатонікі шырока выкарыстоўваецца на рынку аптычных прыёмаперадатчыкаў, галоўным чынам з-за таго, што крэмніевая фатоніка можа вырабляцца масава з выкарыстаннем спелага CMOS-працэсу. Аднак электрааптычныя мадулятары SOI, якія абапіраюцца на дысперсію носьбітаў, сутыкаюцца з вялікімі праблемамі ў прапускной здольнасці, спажыванні энергіі, паглынанні свабодных носьбітаў і нелінейнасці мадуляцыі. Іншыя тэхналагічныя шляхі ў галіне ўключаюць InP, тонкаплёнкавы LNOI на аснове ніабата літыя, электрааптычныя палімеры і іншыя шматплатформенныя гетэрагенныя інтэграцыйныя рашэнні. LNOI лічыцца рашэннем, якое можа дасягнуць найлепшай прадукцыйнасці ў звышвысокай хуткасці і нізкай магутнасці мадуляцыі, аднак у цяперашні час яно мае некаторыя праблемы з пункту гледжання працэсу масавай вытворчасці і кошту. Нядаўна каманда запусціла інтэграваную фатонную платформу з тонкаплёнкавым танталатам літыя (LTOI) з выдатнымі фотаэлектрычнымі ўласцівасцямі і магчымасцю масавага вытворчасці, якая, як чакаецца, будзе адпавядаць або нават перавышаць прадукцыйнасць аптычных платформаў з ніабатам літыя і крэмніем у многіх прымяненнях. Аднак да гэтага часу асноўная прылада...аптычная сувязь, звышхуткасны электрааптычны мадулятар, не быў правераны ў LTOI.
У гэтым даследаванні даследчыкі спачатку распрацавалі электрааптычны мадулятар LTOI, структура якога паказана на малюнку 1. Дзякуючы праектаванню структуры кожнага пласта танталата літыя на ізалятары і параметрам мікрахвалевага электрода, хуткасць распаўсюджвання мікрахвалевых і светлавых хваль уэлектрааптычны мадулятаррэалізуецца. Што тычыцца зніжэння страт мікрахвалевага электрода, даследчыкі ў гэтай працы ўпершыню прапанавалі выкарыстоўваць срэбра ў якасці матэрыялу электрода з лепшай праводнасцю, і было паказана, што срэбны электрод зніжае страты мікрахвалевага выпраменьвання да 82% у параўнанні з шырока выкарыстоўваным залатым электродам.
МАЛ. 1. Структура электрааптычнага мадулятара LTOI, канструкцыя фазавага ўзгаднення, выпрабаванне на страты мікрахвалевага электрода.
На РЫС. 2 паказаны эксперыментальны прыбор і вынікі працы электрааптычнага мадулятара LTOI длямадуляваная інтэнсіўнасцьпрамое выяўленне (IMDD) у аптычных сістэмах сувязі. Эксперыменты паказваюць, што электрааптычны мадулятар LTOI можа перадаваць сігналы PAM8 са хуткасцю перадачы знакаў 176 Гбіт/с з вымераным BER 3,8×10⁻² ніжэй за парог SD-FEC у 25%. Як для PAM4 з ёмістасцю 200 Гбіт/с, так і для PAM2 з ёмістасцю 208 Гбіт/с, BER быў значна ніжэйшы за парог 15% SD-FEC і 7% HD-FEC. Вынікі тэстаў вока і гістаграмы на малюнку 3 візуальна дэманструюць, што электрааптычны мадулятар LTOI можа выкарыстоўвацца ў высакахуткасных сістэмах сувязі з высокай лінейнасцю і нізкай частатой памылак бітаў.
РЫС. 2 Эксперымент з выкарыстаннем электрааптычнага мадулятара LTOI дляМадуляваная інтэнсіўнасцьПрамое выяўленне (IMDD) у аптычнай сістэме сувязі (а) эксперыментальная прылада; (б) вымераная хуткасць памылак у бітах (BER) сігналаў PAM8 (чырвоны), PAM4 (зялёны) і PAM2 (сіні) як функцыя хуткасці перадачы знака; (в) хуткасць здабывання карыснай інфармацыі (AIR, пункцірная лінія) і звязаная з ёй чыстая хуткасць перадачы дадзеных (NDR, суцэльная лінія) для вымярэнняў са значэннямі хуткасці памылак у бітах ніжэй за мяжу SD-FEC 25%; (г) вокавыя карты і статыстычныя гістаграмы пры мадуляцыі PAM2, PAM4, PAM8.
У гэтай працы дэманструецца першы высакахуткасны электрааптычны мадулятар LTOI з прапускной здольнасцю 3 дБ на частаце 110 ГГц. У эксперыментах па перадачы з мадуляцыяй інтэнсіўнасці і прамым дэтэктаваннем IMDD прылада дасягае хуткасці перадачы дадзеных на адной носьбіце 405 Гбіт/с, што параўнальна з найлепшымі паказчыкамі існуючых электрааптычных платформаў, такіх як LNOI і плазменныя мадулятары. У будучыні выкарыстанне больш складаных...Мадулятар IQДзякуючы канструкцыям або больш прасунутым метадам карэкцыі памылак сігналу, альбо выкарыстанню падкладак з меншымі стратамі мікрахвалевага выпраменьвання, такіх як кварцавыя падкладкі, чакаецца, што прылады на аснове танталата літыя дасягнуць хуткасці сувязі 2 Тбіт/с або вышэй. У спалучэнні са спецыфічнымі перавагамі LTOI, такімі як меншае падвойнае праламленне і эфект маштабавання, дзякуючы шырокаму прымяненню на іншых рынках радыёчастотных фільтраў, тэхналогія фатонікі на аснове танталата літыя забяспечыць недарагія, маламагутныя і звышхуткасныя рашэнні для высакахуткасных аптычных камунікацыйных сетак наступнага пакалення і сістэм мікрахвалевай фатонікі.
Час публікацыі: 11 снежня 2024 г.