Lithium tantalate (LTOI) héich VitesseElektro-optesch Modulator
Globale Dateverkéier wuesse weider, gedriwwe vun der verbreeter Adoptioun vun neien Technologien wéi 5G a kënschtlech Intelligenz (AI), wat bedeitend Erausfuerderunge fir Transceiver op all Niveau vun opteschen Netzwierker stellt. Speziell erfuerdert d'nächst Generatioun elektro-optesch Modulatortechnologie eng bedeitend Erhéijung vun den Datenübertragungsraten op 200 Gbps an engem eenzege Kanal, während d'Energieverbrauch a Käschten reduzéieren. An de leschte Joren ass Silizium Photonik Technologie vill am opteschen Transceivermaart benotzt ginn, haaptsächlech wéinst der Tatsaach datt Silizium Photonik mat dem reife CMOS Prozess masseproduzéiert ka ginn. Wéi och ëmmer, SOI elektro-optesch Modulatoren, déi op Carrier Dispersioun vertrauen, stellen grouss Erausfuerderunge bei der Bandbreedung, der Stroumverbrauch, der fräier Carrier Absorptioun an der Modulatiounsnonlinearitéit. Aner Technologie routes an der Industrie och InP, dënn Film Lithium Niobate LNOI, elektro-optesch Polymer, an aner Multi-Plattform heterogen Integratioun Léisungen. LNOI gëtt als d'Léisung ugesinn, déi déi bescht Leeschtung an ultra-Héichgeschwindegkeet a Low-Power Modulatioun erreechen kann, awer et huet de Moment e puer Erausfuerderungen a punkto Masseproduktiounsprozess a Käschten. Viru kuerzem huet d'Team eng dënn Film Lithium Tantalat (LTOI) integréiert photonesch Plattform mat exzellente photoelektreschen Eegeschaften a grousser Fabrikatioun lancéiert, déi erwaart gëtt mat der Leeschtung vu Lithiumniobat a Silizium optesch Plattformen a ville Applikatiounen ze passen oder souguer iwwerschreiden. Allerdéngs, bis elo, de Kär Apparat vunoptesch Kommunikatioun, den ultra-héichgeschwindeg Elektro-optesche Modulator, ass net am LTOI verifizéiert ginn.
An dëser Etude hunn d'Fuerscher als éischt den LTOI elektro-optesche Modulator entworf, d'Struktur vun deem an der Figur 1. Duerch den Design vun der Struktur vun all Schicht vu Lithiumtantalat op den Isolator an d'Parameter vun der Mikrowelleelektrode, d'Verbreedung. Vitesse passende vun Mikrowell an Liichtjoer Welle an derelektro-opteschen Modulatorrealiséiert gëtt. Wat d'Reduktioun vum Verloscht vun der Mikrowelleelektrode ugeet, hunn d'Fuerscher an dëser Aarbecht fir d'éischte Kéier d'Benotzung vu Sëlwer als Elektrodenmaterial mat enger besserer Konduktivitéit proposéiert, an d'Sëlwerelektrode gouf gewisen fir de Mikrowelleverloscht op 82% ze reduzéieren am Verglach zum wäit benotzt Gold Elektroden.
FIG. 1 LTOI elektro-optesch modulator Struktur, Phase passende Design, Mikrowelle Elektroden Verloscht Test.
FIG. 2 weist d'experimentell Apparat a Resultater vun der LTOI elektro-optesch modulator firIntensitéit moduléiertdirekt Detektioun (IMDD) an opteschen Kommunikatiounssystemer. D'Experimenter weisen datt den LTOI elektrooptesche Modulator PAM8 Signaler mat engem Zeechenrate vun 176 GBd mat engem gemoossene BER vun 3.8 × 10⁻² ënner dem 25% SD-FEC Schwell iwwerdroe kann. Fir béid 200 GBd PAM4 an 208 GBd PAM2 war BER wesentlech méi niddereg wéi d'Schwell vun 15% SD-FEC a 7% HD-FEC. D'Aen an d'Histogramm Testresultater an der Figur 3 weisen visuell datt de LTOI Elektro-optesche Modulator an Héich-Vitesse Kommunikatiounssystemer mat héijer Linearitéit a gerénger Bitfehlerquote benotzt ka ginn.
FIG. 2 Experimenter mat LTOI elektro-opteschen Modulator firIntensitéit moduléiertDirekt Detektioun (IMDD) an opteschen Kommunikatioun System (a) experimentell Apparat; (b) De gemoossene Bitfehlerquote (BER) vun PAM8 (rout), PAM4 (gréng) an PAM2 (blo) Signaler als Funktioun vun der Zeechentaux; (c) Extraitéiert benotzbar Informatiounsquote (AIR, gestreckt Linn) an assoziéiert Nettodatenrate (NDR, zolidd Linn) fir Miessunge mat Bit-Fehlerquote Wäerter ënner der 25% SD-FEC Limit; (d) Auge Kaarten a statistesch Histogramme ënner PAM2, PAM4, PAM8 Modulatioun.
Dëst Wierk weist den éischten Héich-Vitesse LTOI elektro-optesch Modulator mat enger 3 dB Bandbreed vun 110 GHz. An Intensitéit Modulatioun direkt Detektioun IMDD Iwwerdroungsexperimenter erreecht den Apparat en eenzegen Carrier Nettodatenrate vu 405 Gbit / s, wat vergläichbar ass mat der beschter Leeschtung vun existente elektro-opteschen Plattformen wéi LNOI a Plasma Modulatoren. An Zukunft benotzt méi komplexIQ ModulatorDesignen oder méi fortgeschratt Signalfehlerkorrekturtechniken, oder mat nidderegen Mikrowellverloschtsubstrater wéi Quarzsubstrater, Lithium-Tantalat-Geräter ginn erwaart Kommunikatiounsraten vun 2 Tbit / s oder méi ze erreechen. Kombinéiert mat de spezifesche Virdeeler vum LTOI, sou wéi manner Bibriechung an de Skala-Effekt wéinst senger verbreeter Uwendung an anere RF-Filtermäert, wäert Lithium Tantalat Photonik Technologie Low-Cost, Low-Power an Ultra-High-Speed-Léisungen fir déi nächst Generatioun High-Speed-Léisungen ubidden. -Speed optesch Kommunikatioun Netzwierker a Mikrowellen Photonik Systemer.
Post Zäit: Dez-11-2024