سرعت بالا لیتیوم Tantalate (LTOI)تعدیل کننده الکترو نوری
ترافیک داده های جهانی همچنان در حال رشد است ، که ناشی از اتخاذ گسترده فن آوری های جدید مانند 5G و هوش مصنوعی (AI) است که چالش های قابل توجهی برای فرستنده ها در تمام سطوح شبکه های نوری ایجاد می کند. به طور خاص ، فن آوری تعدیل کننده الکترو نوری نسل بعدی نیاز به افزایش قابل توجهی در نرخ انتقال داده ها به 200 گیگابیت بر ثانیه در یک کانال واحد دارد و در عین حال باعث کاهش مصرف انرژی و هزینه ها می شود. در چند سال گذشته ، فناوری فوتونیک سیلیکون به طور گسترده ای در بازار فرستنده نوری مورد استفاده قرار گرفته است ، عمدتاً به دلیل این واقعیت است که فوتونیک سیلیکون با استفاده از فرآیند CMOS بالغ می تواند تولید انبوه شود. با این حال ، تعدیل کننده های الکترو نوری SOI که به پراکندگی حامل متکی هستند با چالش های بزرگی در پهنای باند ، مصرف برق ، جذب حامل رایگان و غیرخطی مدولاسیون روبرو هستند. سایر مسیرهای فناوری در این صنعت شامل Inp ، فیلم نازک لیتیوم نیوبات LNOI ، پلیمرهای الکترو نوری و سایر راه حل های ادغام ناهمگن چند پلتفرمی است. LNOI به عنوان راه حلی محسوب می شود که می تواند به بهترین عملکرد در سرعت فوق العاده بالا و مدولاسیون کم برق برسد ، با این حال ، در حال حاضر از نظر روند تولید انبوه و هزینه برخی از چالش ها را دارد. به تازگی ، این تیم یک فیلم نازک لیتیوم تانتالات (LTOI) یکپارچه فوتونیک با خواص عالی فوتوالکتریک و تولید در مقیاس بزرگ را راه اندازی کرده است که انتظار می رود در بسیاری از برنامه های کاربردی با عملکرد سیستم عامل های نوری لیتیوم نیوبات و سیلیکون مطابقت داشته باشد. با این حال ، تاکنون ، دستگاه اصلیارتباط نوری، تعدیل کننده الکترو نوری با سرعت بسیار بالا ، در LTOI تأیید نشده است.
در این مطالعه ، محققان ابتدا تعدیل کننده الکترو نوری LTOI را طراحی کردند که ساختار آن در شکل 1 نشان داده شده است.تعدیل کننده الکترو نوریتحقق یافته است از نظر کاهش از بین رفتن الکترود مایکروویو ، محققان در این کار برای اولین بار استفاده از نقره را به عنوان یک ماده الکترود با هدایت بهتر پیشنهاد کردند و الکترود نقره ای نشان داده شد که از دست دادن مایکروویو به 82 ٪ در مقایسه با الکترود طلای پرکاربرد کاهش می یابد.
شکل 1 ساختار تعدیل کننده الکترو نوری LTOI ، طراحی تطبیق فاز ، تست از دست دادن الکترود مایکروویو.
شکل 2 دستگاه آزمایشی و نتایج تعدیل کننده الکترو نوری LTOI را برایشدت مدوله شدهتشخیص مستقیم (IMDD) در سیستم های ارتباطی نوری. آزمایشات نشان می دهد که تعدیل کننده الکترو نوری LTOI می تواند سیگنال های PAM8 را با نرخ علامت 176 GBD با BER اندازه گیری شده از 10 × 10 ⁻ درجه زیر آستانه 25 ٪ SD-FEC منتقل کند. برای هر دو 200 GBD PAM4 و 208 GBD PAM2 ، BER به طور قابل توجهی پایین تر از آستانه 15 ٪ SD-FEC و 7 ٪ HD-FEC بود. آزمایش چشم و هیستوگرام در شکل 3 به صورت بصری نشان می دهد که از تعدیل کننده الکترو نوری LTOI می توان در سیستم های ارتباطی با سرعت بالا با خطی بالا و میزان خطای بیت پایین استفاده کرد.
شکل 2 آزمایش با استفاده از تعدیل کننده الکترو نوری LTOI برایشدت مدوله شدهتشخیص مستقیم (IMDD) در سیستم ارتباطی نوری (الف) دستگاه آزمایشی. (ب) میزان خطای بیت اندازه گیری شده (BER) از سیگنال های PAM8 (قرمز) ، PAM4 (سبز) و PAM2 (آبی) به عنوان تابعی از نرخ علامت. (ج) میزان اطلاعات قابل استفاده (هوا ، خط متراکم) و نرخ خالص داده (NDR ، خط جامد) برای اندازه گیری با مقادیر نرخ خطا بیت زیر حد 25 ٪ SD-FEC. (د) نقشه های چشم و هیستوگرام آماری تحت مدولاسیون PAM2 ، PAM4 ، PAM8.
این کار اولین تعدیل کننده الکترو نوری با سرعت بالا LTOI با پهنای باند 3 دسی بل از 110 گیگاهرتز را نشان می دهد. در مدولاسیون شدت تشخیص مستقیم آزمایش های انتقال IMDD ، دستگاه به یک میزان داده خالص حامل واحد 405 گیگابایت در ثانیه دست می یابد ، که قابل مقایسه با بهترین عملکرد سیستم عامل های الکترو نوری موجود مانند LNOI و تعدیل کننده پلاسما است. در آینده با استفاده از پیچیده ترتعدیل کننده ضریب هوشیطرح ها یا تکنیک های تصحیح خطای سیگنال پیشرفته تر ، یا استفاده از بسترهای از دست دادن مایکروویو پایین تر مانند بسترهای کوارتز ، دستگاه های تانتالات لیتیوم انتظار می رود که به نرخ ارتباطی 2 tbit/s یا بالاتر برسند. همراه با مزایای خاص LTOI ، مانند نقص پایین تر و اثر مقیاس به دلیل کاربرد گسترده آن در سایر بازارهای فیلتر RF ، فناوری فوتونیک لیتیوم تانتالات راه حل های کم هزینه ، کم مصرف و فوق العاده بالا برای شبکه های ارتباطی با سرعت بالا نسل بعدی و سیستم های عکس مایکروویو فراهم می کند.
زمان پست: دسامبر -11-2024