PrzyszłośćModulatory elektyczne
Modulatory elektro -optyczne odgrywają kluczową rolę we współczesnych systemach optoelektronicznych, odgrywają ważną rolę w wielu dziedzinach od komunikacji po obliczenia kwantowe poprzez regulację właściwości światła. W niniejszym dokumencie omówiono obecny status, najnowszy przełom i przyszły rozwój technologii modulatora elektro -optycznego
Rysunek 1: Porównanie wydajności różnychModulator optycznyTechnologie, w tym cienkie litowe niobate (TFLN), modulatory absorpcji elektrycznej III-V (EAM), modulatory na bazie krzemowe i polimerowe pod względem utraty wstawiania, przepustowości, zużycia energii, wielkości i wydajności produkcyjnej.
Tradycyjne krzemionowe modulatory elektroptyczne i ich ograniczenia
Fotoelektryczne modulatory światła na bazie krzemu są podstawą systemów komunikacji optycznej od wielu lat. W oparciu o efekt dyspersji plazmy, takie urządzenia poczyniły niezwykłe postępy w ciągu ostatnich 25 lat, zwiększając szybkości transferu danych o trzy rzędu wielkości. Nowoczesne modulatory na bazie krzemowych mogą osiągnąć 4-poziomową modulację amplitudy impulsu (PAM4) do 224 GB/s, a nawet ponad 300 GB/s przy modulacji PAM8.
Jednak modulatory na bazie krzemowe napotykają fundamentalne ograniczenia wynikające z właściwości materialnych. Gdy nadajniki optyczne wymagają wskaźników transmisji ponad 200+ GBAU, przepustowość tych urządzeń jest trudna do zaspokojenia popytu. Ograniczenie to wynika z nieodłącznych właściwości krzemu - równowagi unikania nadmiernej utraty światła przy jednoczesnym zachowaniu wystarczającej przewodności powoduje nieuniknione kompromisy.
Pojawiająca się technologia i materiały
Ograniczenia tradycyjnych modulatorów krzemowych wprowadziły badania w alternatywne materiały i technologie integracji. Cience Film Litu Niobate stał się jedną z najbardziej obiecujących platform dla nowej generacji modulatorów.Cienki film litowy niobate modulatory elektrooptyczneodziedzicz doskonałe charakterystykę luzem litowego niobate, w tym: szerokie przezroczyste okno, duży współczynnik elektrooptyczny (R33 = 31 pM/v) Kerrs Kerrs Kerrs może działać w wielu zakresach długości fali
Ostatnie postępy w technologii litowo -litowej NIOBate przyniosły niezwykłe wyniki, w tym modulator działający przy 260 GBaud z szybkością danych 1,96 TB/s na kanał. Platforma ma unikalne zalety, takie jak napięcie napędowe kompatybilne z CMOS i przepustowość 3-DB 100 GHz.
Pojawiająca się aplikacja technologiczna
Opracowanie modulatorów elektro -optycznych jest ściśle związane z powstającymi zastosowaniami w wielu dziedzinach. W dziedzinie sztucznej inteligencji i centrów danych,szybkie modulatorysą ważne dla następnej generacji połączeń, a aplikacje obliczeniowe AI napędzają popyt na 800 g i 1,6T wtyczkowych transceiverów. Technologia modulatora jest również stosowana do: Przetwarzanie informacji kwantowej Neuromorficzna częstotliwość obliczeniowa modulowana ciągła fala (FMCW) Technologia fotonów mikrofalowych Lidar
W szczególności cienkie litowe modulatory elektromaganu wykazują siłę w optycznych silnikach przetwarzających obliczeniowe, zapewniając szybką modulację niskiej mocy, która przyspiesza uczenie maszynowe i zastosowania sztucznej inteligencji. Takie modulatory mogą również działać w niskich temperaturach i nadają się do interfejsów kwantowych w liniach nadprzewodzących.
Rozwój elektromagnetycznych modulatorów nowej generacji stoi przed kilkoma głównymi wyzwaniami: koszty produkcji i skala: Modulatory litowo-litowo-filmu są obecnie ograniczone do produkcji waflów 150 mm, co powoduje wyższe koszty. Przemysł musi zwiększyć wielkość płytki, zachowując jednolitość filmu i jakość. Integracja i współczynnik: udany rozwójModulatory o wysokiej wydajnościWymaga kompleksowych możliwości wspólnego projektowania, obejmujących współpracę optoelektroniki i projektantów chipów elektronicznych, dostawców EDA, pułapek i ekspertów opakowań. Złożoność produkcji: podczas gdy procesy optoelektroniczne na bazie krzemowe są mniej złożone niż zaawansowana elektronika CMOS, osiągnięcie stabilnej wydajności i wydajności wymaga znacznej wiedzy specjalistycznej i optymalizacji procesów produkcyjnych.
Kierowana przez AI Boom i czynniki geopolityczne, ta dziedzina otrzymuje zwiększone inwestycje od rządów, przemysłu i sektora prywatnego na całym świecie, tworząc nowe możliwości współpracy między środowiskiem akademickim a przemysłem oraz obiecując przyspieszyć innowacje.
Czas po: 30-30-2024