БудучыняЭлектра -аптычныя мадулятары
Электра -аптычныя мадулятары гуляюць цэнтральную ролю ў сучасных оптаэлектронных сістэмах, гуляючы важную ролю ў многіх галінах: ад сувязі да квантавых вылічэнняў, рэгулюючы ўласцівасці святла. У гэтым артыкуле разглядаецца бягучы статус, апошні прарыў і будучае развіццё тэхналогіі электра -аптычнага модулятара
Малюнак 1: Параўнанне прадукцыйнасці розныхАптычны мадулятарТэхналогіі, у тым ліку тонкая плёнкавая літый Niobate (TFLN), III-V электрычныя мадулятары паглынання (EAM), крэмнійныя і палімерныя мадулятары ў плане страты ўстаўкі, прапускной здольнасці, спажывання электраэнергіі, памеру і вытворчай магутнасці.
Традыцыйныя электра-аптычныя мадулятары на аснове крэмнію і іх абмежаванні
Мадулятары фотаэлектрычнага святла на аснове крэмнію сталі асновай сістэм аптычнай сувязі на працягу многіх гадоў. Зыходзячы з эфекту дысперсіі ў плазме, такія прылады дасягнулі значнага прагрэсу за апошнія 25 гадоў, павялічваючы хуткасць перадачы дадзеных на тры парадкі. Сучасныя мадулятары на аснове крэмнію могуць дасягнуць мадуляцыі амплітуды імпульсу на 4 ўзроўню (PAM4) да 224 ГБ/с і нават больш за 300 ГБ/с з мадуляцыяй PAM8.
Аднак мадулятары на аснове крэмнію сутыкаюцца з асноўнымі абмежаваннямі, якія вынікаюць з уласцівасцей матэрыялу. Калі аптычныя прыёмаперадатчыкі патрабуюць хуткасці перадачы больш за 200+ GBAUD, прапускную здольнасць гэтых прылад складана задаволіць попыт. Гэта абмежаванне звязана з уласцівымі ўласцівасцямі крэмнію - балансам пазбягання залішняй страты святла, захоўваючы дастатковую праводнасць, стварае непазбежныя кампрамісы.
Новыя тэхналогіі і матэрыялы мадулятара і матэрыялы
Абмежаванні традыцыйных мадулятараў на аснове крэмнію выклікалі даследаванне альтэрнатыўных матэрыялаў і інтэграцыйных тэхналогій. Літый Niobate тонкая плёнка стала адной з самых перспектыўных платформаў для новага пакалення мадулятараў.Тонкія плёнкі літый Niobate Электра-аптычныя мадулятарыУспаднтуйце выдатныя характарыстыкі аб'ёмнага літыя ніёбата, у тым ліку: шырокае празрыстае акно, вялікі электра-аптычны каэфіцыент (R33 = 31 PM/V) лінейныя клеткавыя эфекты могуць працаваць у некалькіх дыяпазонах даўжыні хвалі
Апошнія поспехі ў тэхналогіі Niobate з тонкай плёнкай далі выдатныя вынікі, у тым ліку мадулятар, які працуе на 260 Гбо з хуткасцю дадзеных 1,96 ТБ/с на канал. Платформа мае унікальныя перавагі, такія як CMOS-сумяшчальны напружанне прывада і прапускная здольнасць 3-дБ 100 ГГц.
Новыя тэхналагічныя прымяненне
Распрацоўка электра -аптычных мадулятараў цесна звязана з новымі прыкладаннямі ў многіх галінах. У галіне штучнага інтэлекту і цэнтраў апрацоўкі дадзеных,высокахуткасныя мадулятарыВажныя для наступнага пакалення ўзаемасувязі, а AI Computing Applications выклікае попыт на 800 г і 1,6 -т падключэння прыёмаў. Тэхналогія мадулятара таксама прымяняецца да: квантавай апрацоўкі інфармацыі Нейраморфная вылічальная частата мадуляванай бесперапыннай хваляй (FMCW) LiDAR Microwe -Photon Technology
У прыватнасці, электра-аптычныя мадулятары тонкай плёнкі Niobate паказваюць трываласць у аптычных вылічальных рухавіках, забяспечваючы хуткую мадуляцыю з нізкай магутнасцю, якая паскарае машыннае навучанне і прымяненне штучнага інтэлекту. Такія мадулятары таксама могуць працаваць пры нізкіх тэмпературах і падыходзяць для кванта-класічных інтэрфейсаў у звышправодных лініях.
Распрацоўка электра-аптычных мадулятараў наступнага пакалення сутыкаецца з некалькімі асноўнымі праблемамі: выдаткі на вытворчасць і маштаб: тонкаплёнкавыя літый-ніёбатныя мадулятары ў цяперашні час абмяжоўваюцца 150 мм вытворчасці пласцін, што прыводзіць да павышэння выдаткаў. Прамысловасць неабходна пашырыць памер пласцін, захоўваючы аднастайнасць і якасць фільмаў. Інтэграцыя і сумесная распрацоўка: паспяховае развіццёМадулятары высокапрадукцыйныхПатрабуюць комплексных магчымасцей сумеснага дызайну, якія ўключаюць супрацоўніцтва оптаэлектронікі і электронных дызайнераў чыпаў, пастаўшчыкоў EDA, праходжанняў і экспертаў па ўпакоўцы. Складанасць вытворчасці: У той час як працэсы оптаэлектронікі на аснове крэмнію менш складаныя, чым перадавыя Electronics CMOS, для дасягнення стабільнай прадукцыйнасці і ўраджайнасці патрабуецца значная экспертыза і аптымізацыя вытворчасці.
Аб'яднаныя AI Boom і геапалітычныя фактары, поле атрымлівае павелічэнне інвестыцый ад урадаў, прамысловасці і прыватнага сектара па ўсім свеце, ствараючы новыя магчымасці для супрацоўніцтва паміж навуковымі коламі і прамысловасцю і абяцаючы паскорыць інавацыі.
Час паведамлення: 30 снежня 2014 г.