سرعة الليثيوم تانتالات (LTOI) عاليةالمغير الكهربائي
تستمر حركة البيانات العالمية في النمو ، مدفوعة بالاعتماد الواسع النطاق للتقنيات الجديدة مثل 5G والذكاء الاصطناعي (AI) ، والتي تشكل تحديات كبيرة على أجهزة الإرسال والاستقبال على جميع مستويات الشبكات البصرية. على وجه التحديد ، تتطلب تقنية المغير الكهربائي للجيل القادم زيادة كبيرة في معدلات نقل البيانات إلى 200 جيجابت في الثانية في قناة واحدة مع تقليل استهلاك الطاقة وتكاليفها. في السنوات القليلة الماضية ، تم استخدام تقنية السيليكون الضوئية على نطاق واسع في سوق جهاز الإرسال والاستقبال البصري ، ويرجع ذلك أساسًا إلى حقيقة أن الضوئية السيليكون يمكن إنتاجها بالكمال باستخدام عملية CMOs الناضجة. ومع ذلك ، تواجه المعدلات الكهربائية البصرية SOI التي تعتمد على تشتت الناقل تحديات كبيرة في النطاق الترددي واستهلاك الطاقة وامتصاص الناقل الحر وعدم الخطية. تشمل الطرق التكنولوجية الأخرى في الصناعة INP ، ونيثيوم نيوبت نيوبت LNOI ، والبوليمرات الكهربائية الضوئية ، وغيرها من حلول التكامل غير المتجانسة متعددة المنصات. يعتبر LNOI هو الحل الذي يمكنه تحقيق أفضل أداء في السرعة العالية للغاية وتعديل الطاقة المنخفضة ، ومع ذلك ، فإنه لديه حاليًا بعض التحديات من حيث عملية الإنتاج الضخم والتكلفة. في الآونة الأخيرة ، أطلق الفريق منصة ضوئية متكاملة للليثيوم Tantalate (LTOI) مع خصائص كهروضوئية ممتازة وتصنيع واسع النطاق ، والتي من المتوقع أن تتطابق مع أو حتى يتجاوز أداء المنصات الليثيوم النيوبيت والسيليكون البصري في العديد من التطبيقات. ومع ذلك ، حتى الآن ، الجهاز الأساسي لـالتواصل البصري، لم يتم التحقق من المغير الكهربائي الفائق السرعة ، في LTOI.
في هذه الدراسة ، صمم الباحثون لأول مرة المغير الكهربائي LTOI ، والذي يظهر بنية الشكل 1.المغير الكهربائييتحقق. فيما يتعلق بتقليل فقدان القطب الميكرووي ، اقترح الباحثون في هذا العمل لأول مرة استخدام الفضة كمواد كهربائية ذات موصلية أفضل ، وأظهرت القطب الفضي لتقليل فقدان الميكروويف إلى 82 ٪ مقارنة مع قطب الذهب المستخدم على نطاق واسع.
تين. 1 LTOI هيكل المغير الكهربائي ، تصميم مطابقة الطور ، اختبار فقدان القطب الميكروويف.
تين. 2 يوضح الجهاز التجريبي ونتائج المعدل البصري LTOIشدة معدلةالكشف المباشر (IMDD) في أنظمة الاتصال البصرية. تُظهر التجارب أن المغير الكهربائي LTOI يمكن أن ينقل إشارات PAM8 بمعدل علامة 176 جيجابايت مع BER مقاس يبلغ 3.8 × 10⁻² أقل من عتبة SD-FEC بنسبة 25 ٪. لكل من 200 جيجابت بام 4 و 208 جيجابت بام 2 ، كان BER أقل بكثير من عتبة 15 ٪ SD-FEC و 7 ٪ HD-FEC. يوضح اختبار العين والرسم البياني في الشكل 3 بصريًا أنه يمكن استخدام Modulator LTOI Electro-Optic في أنظمة الاتصال عالية السرعة مع خطي مرتفع ومعدل خطأ منخفض.
تين. 2 تجربة باستخدام LTOI Electro-Optic Modulatorشدة معدلةالكشف المباشر (IMDD) في نظام الاتصال البصري (أ) الجهاز التجريبي ؛ (ب) معدلات خطأ البت المقاسة (BER) من PAM8 (الأحمر) ، PAM4 (الأخضر) و PAM2 (الأزرق) كدالة لمعدل الإشارة ؛ (ج) استخلاص معدل المعلومات القابلة للاستخدام (الهواء ، الخط المتقطع) ومعدل البيانات الصافي المرتبط (NDR ، الخط الصلب) للقياسات مع قيم معدل BET-ERROR أقل من حد 25 ٪ SD-FEC ؛ (د) خرائط العين والتشريح الإحصائي تحت PAM2 ، PAM4 ، تعديل PAM8.
يوضح هذا العمل أول مُعدِّل Electro-Optic عالي السرعة مع عرض النطاق الترددي 3 ديسيبل من 110 جيجاهرتز. في تعديل الكثافة ، تجارب الإرسال IMDD للاكتشاف المباشر ، يحقق الجهاز معدل بيانات صافي شبكي واحد من 405 جيجابت/ثانية ، وهو ما يشبه أفضل أداء للمنصات الكهربائية الضوئية مثل LNOI ومعدلات البلازما. في المستقبل ، باستخدام أكثر تعقيدًامعدل الذكاءالتصميمات أو تقنيات تصحيح خطأ الإشارة المتقدمة ، أو باستخدام ركائز منخفضة من فقدان الميكروويف مثل ركائز الكوارتز ، من المتوقع أن تحقق أجهزة Tantalate الليثيوم معدلات اتصال من 2 tbit/s أو أعلى. إلى جانب المزايا المحددة لـ LTOI ، مثل انخفاض التنقل وتأثير المقياس بسبب تطبيقها الواسع في أسواق مرشحات RF الأخرى ، فإن تكنولوجيا الضوئيات الضوئية لليثيوم تانتاليت ستوفر شبكات الاتصالات البصرية منخفضة التكلفة ، منخفضة الطاقة ، عالية السرعة.
وقت النشر: ديسمبر -11-2024