Fremtiden tilElektro optiske modulatorer
Elektrooptiske modulatorer spiller en sentral rolle i moderne optoelektroniske systemer, og spiller en viktig rolle på mange felt fra kommunikasjon til kvanteberegning ved å regulere lysegenskapene. Denne artikkelen diskuterer gjeldende status, siste gjennombrudd og fremtidig utvikling av elektrooptisk modulatorteknologi
Figur 1: Tilleggssammenligning av forskjelligeOptisk modulatorTeknologier, inkludert tynnfilm litium niobate (TFLN), III-V elektriske absorpsjonsmodulatorer (EAM), silisiumbaserte og polymermodulatorer når det gjelder innsettingstap, båndbredde, strømforbruk, størrelse og produksjonskapasitet.
Tradisjonelle silisiumbaserte elektrooptiske modulatorer og deres begrensninger
Silisiumbaserte fotoelektriske lysmodulatorer har vært grunnlaget for optiske kommunikasjonssystemer i mange år. Basert på plasmaspredningseffekten har slike enheter gjort bemerkelsesverdige fremskritt de siste 25 årene, noe som øker dataoverføringshastighetene med tre størrelsesordener. Moderne silisiumbaserte modulatorer kan oppnå 4-nivå pulsamplitude-modulasjon (PAM4) på opptil 224 GB/s, og enda mer enn 300 GB/s med PAM8-modulasjon.
Silisiumbaserte modulatorer står imidlertid overfor grunnleggende begrensninger som stammer fra materialegenskaper. Når optiske transceivere krever baudhastighet på mer enn 200+ GBAUD, er båndbredden til disse enhetene vanskelig å imøtekomme etterspørselen. Denne begrensningen stammer fra de iboende egenskapene til silisium - balansen i å unngå overdreven lys tap og samtidig opprettholde tilstrekkelig konduktivitet skaper uunngåelige avveininger.
Emerging Modulator Technology and Materials
Begrensningene i tradisjonelle silisiumbaserte modulatorer har drevet forskning på alternative materialer og integrasjonsteknologier. Thin Film litium niobate har blitt en av de mest lovende plattformene for en ny generasjon modulatorer.Tynn film litium niobate elektrooptiske modulatorerarve de utmerkede egenskapene til bulk litiumniobat, inkludert: bredt gjennomsiktig vindu, stor elektrooptisk koeffisient (R33 = 31 pm/v) Lineær celle Kerrs Effekt kan fungere i flere bølgelengdesområder
Nyere fremskritt innen tynnfilm litiumniobat -teknologi har gitt bemerkelsesverdige resultater, inkludert en modulator som opererer med 260 Gbaud med datahastigheter på 1,96 TB/s per kanal. Plattformen har unike fordeler som CMOS-kompatibel drivspenning og 3-DB-båndbredde på 100 GHz.
Emerging Technology Application
Utviklingen av elektrooptiske modulatorer er nært knyttet til nye applikasjoner på mange felt. Innen kunstig intelligens og datasentre,Høyhastighetsmodulatorerer viktig for neste generasjon sammenkoblinger, og AI -databehandlingsapplikasjoner driver etterspørselen etter 800G og 1,6T -pluggbare transceivere. Modulatorteknologi brukes også på: kvanteinformasjonsbehandling nevromorf databehandlingsfrekvens Modulert kontinuerlig bølge (FMCW) LIDAR Mikrobølgeovn Photon Technology
Spesielt viser tynnfilm litiumniobatelektrooptiske modulatorer styrke i optiske beregningsbehandlingsmotorer, og gir rask modulasjon med lav effekt som akselererer maskinlæring og kunstig intelligensapplikasjoner. Slike modulatorer kan også fungere ved lave temperaturer og er egnet for kvanteklassiske grensesnitt i superledende linjer.
Utviklingen av neste generasjons elektrooptiske modulatorer står overfor flere store utfordringer: produksjonskostnader og skala: tynnfilm litiumniobatmodulatorer er foreløpig begrenset til 150 mm skiveproduksjon, noe som resulterer i høyere kostnader. Bransjen må utvide skivestørrelsen og samtidig opprettholde filmens enhetlighet og kvalitet. Integrasjon og co-design: Den vellykkede utviklingen avHigh-Performance ModulatorsKrever omfattende co-designfunksjoner, som involverer samarbeid av optoelektronikk og elektroniske brikkedesignere, EDA-leverandører, fonter og emballasjeeksperter. Produksjonskompleksitet: Mens silisiumbaserte optoelektronikkprosesser er mindre komplekse enn avansert CMOS-elektronikk, krever oppnå stabil ytelse og avkastning betydelig kompetanse og produksjonsprosessoptimalisering.
Drevet av AI -boom og geopolitiske faktorer mottar feltet økte investeringer fra myndigheter, industri og privat sektor rundt om i verden, og skaper nye muligheter for samarbeid mellom akademia og industri og lover å fremskynde innovasjon.
Post Time: DEC-30-2024