Budúcnosť elektro optických modulátorov

Budúcnosťelektro optické modulátory

Elektro optické modulátory hrajú ústrednú úlohu v moderných optoelektronických systémoch a zohrávajú dôležitú úlohu v mnohých oblastiach od komunikácie po kvantové výpočty reguláciou vlastností svetla. Tento dokument pojednáva o aktuálnom stave, najnovšom prielome a budúcim vývojom technológie elektro optického modulátora

Obrázok 1: Porovnanie výkonu rôznychoptický modulátorTechnológie, vrátane tenkého filmu lítium niobate (TFLN), modulátorov absorpčných absorpcií III-V (EAM), modulátorov založených na kremíku a polyméri z hľadiska straty vloženia, šírky pásma, spotreby energie, veľkosti a výrobnej kapacity.

Tradičné elektro optické modulátory na báze kremíka a ich obmedzenia

Fotoelektrické svetlo modulátory založené na kremíku sú základom optických komunikačných systémov už mnoho rokov. Na základe účinku disperzného plazmy, takéto zariadenia za posledných 25 rokov dosiahli pozoruhodný pokrok, čím sa zvýšila miera prenosu údajov o tri rády. Moderné modulátory založené na kremíku môžu dosiahnuť 4-úrovňovú moduláciu amplitúdy pulzov (PAM4) až do 224 GB/s a dokonca viac ako 300 GB/s s moduláciou PAM8.

Modulátory založené na kremíku však čelia základným obmedzeniam vyplývajúcim z vlastností materiálu. Ak optickí vysielatelia vyžadujú prenosové miery viac ako 200+ GBAud, šírka pásma týchto zariadení je ťažké uspokojiť dopyt. Toto obmedzenie pramení z vlastných vlastností kremíka - rovnováha pri vyhýbaní sa nadmernej strate svetla a zároveň udržiavanie dostatočnej vodivosti vytvára nevyhnutné kompromisy.

Vznikajúca technológia a materiály modulátora

Obmedzenia tradičných modulátorov založených na kremíku spôsobili výskum alternatívnych materiálov a integračných technológií. Tenký film Littium Niobate sa stal jednou z najsľubnejších platforiem pre novú generáciu modulátorov.Tenký film Littium niobate Electrooptické modulátoryZdedte vynikajúce charakteristiky objemového lítium niobate, vrátane: širokého priehľadného okna, veľkého elektrooptického koeficientu (R33 = 31 PM/V) Lineárne bunky KERRS Efekt môže fungovať vo viacerých rozsahoch vlnovej dĺžky

Posledný pokrok v technológii tenkého filmu lítium Niobate priniesol pozoruhodné výsledky vrátane modulátora pôsobiaceho pri 260 GBaud s dátovými rýchlosťami 1,96 TB/s na kanál. Táto platforma má jedinečné výhody, ako je napríklad napätie jednotky kompatibilného s CMOS a šírka pásma 3-DB vo výške 100 GHz.

Vznikajúca technologická aplikácia

Vývoj elektro optických modulátorov úzko súvisí s vznikajúcimi aplikáciami v mnohých oblastiach. V oblasti umelej inteligencie a dátových centier,vysokorýchlostné modulátorysú dôležité pre ďalšiu generáciu prepojení a aplikácie na výpočty AI vedú dopyt po 800 g a 1,6T pluggable transceivers. Technológia modulátora sa používa aj na: kvantové spracovanie informácií Neuromorfná výpočtová frekvenčná modulovaná kontinuálna vlna (FMCW) LIDAR Mikrovlnná fotónová technológia

Najmä tenký filmový litium Niobate Electroooptické modulátory vykazujú silu v optických výpočtových spracovateľských motoroch, ktoré poskytujú rýchlu moduláciu nízkoenergetického výkonu, ktorá urýchľuje aplikácie strojového učenia a umelej inteligencie. Takéto modulátory môžu tiež pracovať pri nízkych teplotách a sú vhodné pre kvantové klasické rozhrania v supravodivých vedeniach.

Vývoj elektro optických modulátorov novej generácie čelí niekoľkým hlavným výzvam: výrobné náklady a rozsah: tenké filmové modulátory niobate lítium sú v súčasnosti obmedzené na výrobu oblátok 150 mm, čo vedie k vyšším nákladom. Odvetvie musí rozšíriť veľkosť oblátky a zároveň udržiavať uniformitu a kvalitu filmu. Integrácia a spoločná ponuka: úspešný vývojvysoko výkonné modulátoryVyžaduje komplexné schopnosti spoločného návrhu, zahŕňajúce spoluprácu optoelektroniky a dizajnérov elektronických čipov, dodávateľov EDA, fondov a odborníkov na balenie. Výrobná zložitosť: Zatiaľ čo optoelektronické procesy založené na kremíku sú menej zložité ako pokročilé elektronika CMOS, dosiahnutie stabilného výkonu a výnosu si vyžaduje značnú odbornosť a optimalizáciu výrobných procesov.

Táto oblasť, ktorá je poháňaná boomom AI a geopolitickými faktormi, dostáva zvýšené investície od vlád, priemyslu a súkromného sektora na celom svete, vytvára nové príležitosti na spoluprácu medzi akademickou obecou a priemyslom a sľubne urýchľuje inovácie.