آینده تعدیل کننده های نوری الکترو

آیندهتعدیل کننده های نوری الکترو

تعدیل کننده های الکترو نوری نقش مهمی در سیستم های نوری مدرن دارند و نقش مهمی در بسیاری از زمینه ها از ارتباطات تا محاسبات کوانتومی با تنظیم خواص نور دارند. در این مقاله وضعیت فعلی ، آخرین موفقیت و توسعه آینده فناوری تعدیل کننده الکترو نوری بحث شده است

شکل 1: مقایسه عملکرد متفاوتتعدیل کننده نوریفن آوری ها ، از جمله فیلم نازک لیتیوم نیوبات (TFLN) ، تعدیل کننده های جذب الکتریکی III-V (EAM) ، تعدیل کننده های مبتنی بر سیلیکون و پلیمری از نظر از دست دادن درج ، پهنای باند ، مصرف برق ، اندازه و ظرفیت تولید.

تعدیل کننده های الکترو نوری مبتنی بر سیلیکون و محدودیت های آنها

تعدیل کننده های نور فوتوالکتریک مبتنی بر سیلیکون سالهاست که اساس سیستم های ارتباطی نوری بوده است. بر اساس اثر پراکندگی پلاسما ، چنین دستگاه هایی طی 25 سال گذشته پیشرفت چشمگیری داشته اند و افزایش نرخ انتقال داده ها با سه مرتبه از بزرگی افزایش یافته است. تعدیل کننده های مبتنی بر سیلیکون مدرن می توانند به مدولاسیون دامنه پالس 4 سطح (PAM4) حداکثر 224 گیگابایت در ثانیه و حتی بیش از 300 گیگابایت در ثانیه با مدولاسیون PAM8 دست یابند.

با این حال ، تعدیل کننده های مبتنی بر سیلیکون با محدودیت های اساسی ناشی از خصوصیات مواد روبرو هستند. هنگامی که فرستنده های نوری به نرخ Baud بیش از 200+ GBAUD نیاز دارند ، پهنای باند این دستگاه ها برای پاسخگویی به تقاضا دشوار است. این محدودیت از خواص ذاتی سیلیکون ناشی می شود - تعادل جلوگیری از از دست دادن بیش از حد نور در حالی که حفظ رسانایی کافی باعث ایجاد تجارت اجتناب ناپذیر می شود.

فن آوری و مواد تعدیل کننده نوظهور

محدودیت های تعدیل کننده های سنتی مبتنی بر سیلیکون ، تحقیقات را به مواد جایگزین و فن آوری های ادغام سوق داده است. فیلم نازک لیتیوم نیوبات به یکی از امیدوار کننده ترین سیستم عامل برای نسل جدید تعدیل کننده تبدیل شده است.فیلم نازک لیتیوم نیوبات الکترو نوری تعدیل کنندهویژگی های عالی لیتیوم نیوبات فله را به ارث ببرید ، از جمله: پنجره شفاف گسترده ، ضریب بزرگ الکترو نوری (R33 = 31 بعد از ظهر در ولت) سلول خطی سلول خطی می تواند در محدوده طول موج کار کند

پیشرفت های اخیر در فناوری Niobate Lithium Niobate فیلم نازک نتایج قابل توجهی داشته است ، از جمله یک تعدیل کننده که در 260 GBAUD با نرخ داده 1.96 Tb/s در هر کانال کار می کند. این پلتفرم دارای مزایای منحصر به فردی مانند ولتاژ درایو سازگار با CMOS و پهنای باند 3 دسی بل از 100 گیگاهرتز است.

کاربرد فناوری نوظهور

توسعه تعدیل کننده های الکترو نوری در بسیاری از زمینه ها با برنامه های نوظهور ارتباط نزدیکی دارد. در زمینه هوش مصنوعی و مراکز داده ،تعدیل کننده های پر سرعتبرای نسل بعدی اتصالات مهم هستند و برنامه های محاسباتی هوش مصنوعی تقاضا برای گیرنده های قابل انتقال 800 گرم و 1.6T را در پیش می گیرند. فناوری تعدیل کننده نیز برای: پردازش اطلاعات کوانتومی پردازش نورومورفیک فرکانس مدوله شده موج مداوم (FMCW) فن آوری فوتون مایکروویو لیدر استفاده می شود

به طور خاص ، تعدیل کننده های الکترو نوری لیتیوم نیوبات فیلم نازک قدرت در موتورهای پردازش محاسباتی نوری را نشان می دهد ، و مدولاسیون سریع کم مصرف را ارائه می دهد که باعث تسریع در یادگیری ماشین و برنامه های هوش مصنوعی می شود. چنین تعدیل کننده هایی همچنین می توانند در دماهای پایین کار کنند و برای رابط های کلاسیک کوانتومی در خطوط ابررسانا مناسب هستند.

توسعه تعدیل کننده های الکترو نوری نسل بعدی با چندین چالش مهم روبرو است: هزینه تولید و مقیاس: تعدیل کننده های لایتیوم نیوبات با فیلم نازک در حال حاضر به تولید ویفر 150 میلی متر محدود می شوند و در نتیجه هزینه های بالاتری دارند. صنعت باید ضمن حفظ یکنواختی و کیفیت فیلم ، اندازه ویفر را گسترش دهد. ادغام و طراحی مشترک: توسعه موفقیت آمیز ازتعدیل کننده های با کارایی بالانیاز به قابلیت های طراحی جامع ، شامل همکاری OptoElectronic و طراحان تراشه الکترونیکی ، تأمین کنندگان EDA ، چشمه ها و کارشناسان بسته بندی است. پیچیدگی تولید: در حالی که فرآیندهای نوری مبتنی بر سیلیکون نسبت به الکترونیک پیشرفته CMOS پیچیده کمتری دارند ، دستیابی به عملکرد پایدار و عملکرد نیاز به تخصص قابل توجهی و بهینه سازی فرآیند تولید دارد.

این زمینه که توسط رونق هوش مصنوعی و عوامل ژئوپلیتیکی هدایت می شود ، سرمایه گذاری بیشتری را از دولت ها ، صنعت و بخش خصوصی در سراسر جهان دریافت می کند و فرصت های جدیدی را برای همکاری بین آکادمی و صنعت و نوید تسریع در نوآوری ایجاد می کند.