Litowy tantalate (LTOI) duża prędkośćModulator elektrooptyczny
Globalny ruch danych nadal rośnie, napędzany powszechnym przyjęciem nowych technologii, takich jak 5G i sztuczna inteligencja (AI), co stanowi poważne wyzwania dla transceiverów na wszystkich poziomach sieci optycznych. W szczególności technologia modulatora elektrooptycznego nowej generacji wymaga znacznego wzrostu szybkości transferu danych do 200 Gb / s w jednym kanale, jednocześnie zmniejszając zużycie energii i koszty. W ciągu ostatnich kilku lat technologia fotoniki krzemowej była szeroko stosowana na rynku optycznych, głównie ze względu na fakt, że fotonika krzemowa można masowo produkować za pomocą dojrzałego procesu CMOS. Jednak modulatory elektrooptyczne SOI, które opierają się na dyspersji nośników, stają przed wielkimi wyzwaniami w zakresie przepustowości, zużycia energii, absorpcji wolnej nośników i nieliniowości modulacji. Inne trasy technologiczne w branży obejmują INP, cienkodowadnicze litowe niobate LNOI, polimery elektrooptyczne i inne wieloplatformowe heterogeniczne rozwiązania integracji. LNOI jest uważane za rozwiązanie, które może osiągnąć najlepszą wydajność w ultra wysokiej prędkości i modulacji niskiej mocy, jednak ma obecnie pewne wyzwania pod względem procesu masowej produkcji i kosztów. Niedawno zespół wprowadził na rynek zintegrowaną platformę fotoniczną z zintegrowaną litami litową (LTOI) z doskonałymi właściwościami fotoelektrycznymi i produkcją na dużą skalę, która ma być zgodna lub nawet przekroczy wydajność platform optycznych litowych i krzemowych w wielu aplikacjach. Jednak do tej pory podstawowe urządzenieKomunikacja optyczna, Ultra-wysokie prędkości modulator elektrooptyczny, nie został zweryfikowany w LTOI.
W tym badaniu naukowcy najpierw zaprojektowali modulator elektrooptyczny LTOI, którego struktura pokazano na rycinie 1. Poprzez konstrukcję struktury każdej warstwy litowego tantalatu na izolatorze i parametry elektrody mikrofalowej, dopasowanie prędkości propagacji mikrofalowej i fali świetlnej w fali światłowej w fali lekkiejModulator elektrooptycznyjest realizowany. Jeśli chodzi o zmniejszenie utraty elektrody mikrofalowej, naukowcy w tej pracy po raz pierwszy zaproponowali zastosowanie srebra jako materiału elektrody o lepszej przewodności, a elektroda srebrna zmniejsza stratę mikrofalową do 82% w porównaniu z szeroko stosowaną elektrodą złota.
FIGA. 1 ltoi elektrooptyczna struktura modulatora, konstrukcja dopasowywania faz, test utraty elektrody mikrofalowej.
FIGA. 2 pokazuje aparat eksperymentalny i wyniki modulatora elektrooptycznego LTOI dlaintensywność modulowanaBezpośrednie wykrywanie (IMDD) w systemach komunikacji optycznej. Eksperymenty pokazują, że modulator elektrooptyczny LTOI może transmitować sygnały PAM8 z szybkością znaku 176 GBD z zmierzonym BER 3,8 × 10⁻² poniżej 25% progu SD-FEC. Zarówno dla 200 GBD PAM4, jak i 208 GBD PAM2, BER był znacznie niższy niż próg 15% SD-FEC i 7% HD-FEC. Wyniki testu oka i histogramu na ryc. 3 wizualnie pokazują, że modulator elektrooptyczny LTOI może być stosowany w systemach komunikacyjnych o dużej linii i niskim poziomie błędów.
FIGA. 2 Eksperyment z użyciem modulatora elektrooptycznego LTOI dlaIntensywność modulowanaBezpośrednie wykrywanie (IMDD) w systemie komunikacji optycznej (a) urządzenie eksperymentalne; (b) zmierzony poziom błędu bitu (BER) sygnałów PAM8 (czerwony), PAM4 (zielony) i PAM2 (niebieski) w funkcji szybkości znaku; (c) Wyodrębniono użyteczną szybkość informacji (powietrze, linia przerywana) i powiązana szybkość danych netto (NDR, linia ciągła) dla pomiarów o wartościach szybkości błędów bitowych poniżej 25% limitu SD-FEC; (D) Mapy oczu i histogramy statystyczne pod modulacją PAM2, PAM4, PAM8.
Ta praca pokazuje pierwszy szybki modulator elektrooptyczny LTOI z przepustowością 3 dB 110 GHz. W modulacji intensywności Bezpośrednie wykrywanie Eksperymenty transmisji IMDD, urządzenie osiąga pojedynczą szybkość transmisji netto 405 GBIT/s, co jest porównywalne z najlepszą wydajnością istniejących platform elektrooptycznych, takich jak modulatory LNOI i plazmatyczne. W przyszłości, używając bardziej złożonychModulator IQProjekty lub bardziej zaawansowane techniki korekcji błędu sygnału lub przy użyciu niższych substratów strat mikrofalowych, takich jak substraty kwarcowe, oczekuje się, że urządzenia litowe tantalate osiągną szybkość komunikacji 2 lub wyższą. W połączeniu ze specyficznymi zaletami LTOI, takimi jak niższa dwójłomość i efekt skali ze względu na jego powszechne zastosowanie na innych rynkach filtrów RF, technologia fotoniki litowej tantalatu i systemów fotonicznych mikrofalów i mikrofalów.
Czas po: DEC-11-2024