Высокая хуткасць танталата літыя (LTOI).электрааптычны мадулятар
Глабальны трафік дадзеных працягвае расці, абумоўлены шырокім распаўсюджваннем новых тэхналогій, такіх як 5G і штучны інтэлект (AI), што стварае значныя праблемы для прыёмаперадатчыкаў на ўсіх узроўнях аптычных сетак. У прыватнасці, тэхналогія электрааптычнага мадулятара наступнага пакалення патрабуе значнага павелічэння хуткасці перадачы даных да 200 Гбіт/с у адным канале пры адначасовым зніжэнні спажывання энергіі і выдаткаў. У апошнія некалькі гадоў тэхналогія крамянёвай фатонікі шырока выкарыстоўвалася на рынку аптычных прыёмаперадатчыкаў, галоўным чынам дзякуючы таму, што крамянёвая фатоніка можа вырабляцца масава з выкарыстаннем адпрацаванага працэсу CMOS. Аднак электрааптычныя модулятары SOI, якія абапіраюцца на дысперсію нясучай, сутыкаюцца з вялікімі праблемамі ў галіне прапускной здольнасці, энергаспажывання, свабоднага паглынання носьбіта і нелінейнасці мадуляцыі. Іншыя тэхналагічныя шляхі ў галіны ўключаюць InP, тонкаплёнкавы ніябат літыя LNOI, электрааптычныя палімеры і іншыя шматплатформенныя гетэрагенныя інтэграцыйныя рашэнні. LNOI лічыцца рашэннем, якое можа дасягнуць найлепшай прадукцыйнасці пры мадуляцыі са звышвысокай хуткасцю і нізкай магутнасцю, аднак у цяперашні час у яго ёсць некаторыя праблемы з пункту гледжання працэсу масавай вытворчасці і кошту. Нядаўна каманда запусціла інтэграваную фатонную платформу тонкаплёнкавага танталата літыя (LTOI) з выдатнымі фотаэлектрычнымі ўласцівасцямі і буйнамаштабнай вытворчасцю, якая, як чакаецца, будзе адпавядаць або нават перавышаць прадукцыйнасць ніябату літыя і крамянёвых аптычных платформ у многіх прылажэннях. Тым не менш, да гэтага часу ядро прылады стаптычная сувязь, звышхуткасны электрааптычны мадулятар, не быў правераны ў LTOI.
У гэтым даследаванні даследчыкі ўпершыню распрацавалі электрааптычны мадулятар LTOI, структура якога паказана на малюнку 1. Дзякуючы распрацоўцы структуры кожнага пласта танталата літыя на ізалятары і параметрах мікрахвалевага электрода, распаўсюджванне адпаведнасць хуткасці мікрахвалевай печы і светлавой хвалі ўэлектрааптычны мадулятаррэалізуецца. З пункту гледжання памяншэння страт мікрахвалевага электрода даследчыкі ў гэтай працы ўпершыню прапанавалі выкарыстоўваць срэбра ў якасці электроднага матэрыялу з лепшай праводнасцю, і было паказана, што сярэбраны электрод зніжае мікрахвалевыя страты да 82% у параўнанні з шырока выкарыстоўваецца залаты электрод.
ФІГ. 1 структура электрааптычнага мадулятара LTOI, канструкцыя фазавага ўзгаднення, выпрабаванне страт на мікрахвалевым электродзе.
ФІГ. 2 паказаны эксперыментальная ўстаноўка і вынікі электрааптычнага мадулятара LTOI длямадуляваная інтэнсіўнасцьпрамое выяўленне (IMDD) у сістэмах аптычнай сувязі. Эксперыменты паказваюць, што электрааптычны мадулятар LTOI можа перадаваць сігналы PAM8 з хуткасцю знака 176 ГБд з вымераным BER 3,8×10⁻² ніжэй парога 25% SD-FEC. Як для 200 ГБд PAM4, так і для 208 ГБд PAM2 BER быў значна ніжэйшы за парогавае значэнне 15% SD-FEC і 7% HD-FEC. Вынікі праверкі вачэй і гістаграмы на малюнку 3 наглядна дэманструюць, што электрааптычны мадулятар LTOI можна выкарыстоўваць у высакахуткасных сістэмах сувязі з высокай лінейнасцю і нізкім узроўнем бітавых памылак.
ФІГ. 2 Эксперымент з выкарыстаннем электрааптычнага мадулятара LTOI дляМадуляваная інтэнсіўнасцьПрамое выяўленне (IMDD) у сістэме аптычнай сувязі (a) эксперыментальная прылада; (b) Вымераная частата бітавых памылак (BER) сігналаў PAM8 (чырвоны), PAM4 (зялёны) і PAM2 (сіні) у залежнасці ад хуткасці знакаў; (c) Хуткасць здабытай карыснай інфармацыі (AIR, пункцірная лінія) і звязаная чыстая хуткасць перадачы дадзеных (NDR, суцэльная лінія) для вымярэнняў са значэннямі частоты бітавых памылак ніжэй за 25% ліміт SD-FEC; (D) карты вачэй і статыстычныя гістаграмы пры мадуляцыі PAM2, PAM4, PAM8.
Гэтая праца дэманструе першы высакахуткасны электрааптычны мадулятар LTOI з паласой прапускання 3 дБ 110 ГГц. У эксперыментах перадачы IMDD з прамым выяўленнем мадуляцыі інтэнсіўнасці прылада дасягае чыстай хуткасці перадачы дадзеных на адной носьбіце 405 Гбіт/с, што параўнальна з найлепшай прадукцыйнасцю існуючых электрааптычных платформаў, такіх як LNOI і плазменныя мадулятары. У далейшым выкарыстоўваюць больш складаныяIQ модуляторканструкцыі або больш дасканалыя метады карэкцыі памылак сігналу, або з выкарыстаннем падкладак з меншымі стратамі ў мікрахвалеўцы, такіх як кварцавыя падкладкі, чакаецца, што прылады з танталата літыя будуць дасягаць хуткасці сувязі 2 Тбіт/с або вышэй. У спалучэнні са спецыфічнымі перавагамі LTOI, такімі як меншае падвойнае праламленне і эфект маштабу з-за яго шырокага прымянення на іншых рынках радыёчастотных фільтраў, фатонічная тэхналогія танталата літыя забяспечыць недарагія, маламагутныя і звышхуткасныя рашэнні для высокага пакалення наступнага пакалення - хуткасныя аптычныя сеткі сувязі і сістэмы мікрахвалевай фатонікі.
Час публікацыі: 11 снежня 2024 г