लिथियम टैंटलेट (एलटीओआई) उच्च गतिइलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर
5जी और कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) जैसी नई तकनीकों को व्यापक रूप से अपनाने से वैश्विक डेटा ट्रैफ़िक लगातार बढ़ रहा है, जो ऑप्टिकल नेटवर्क के सभी स्तरों पर ट्रांसीवर के लिए महत्वपूर्ण चुनौतियाँ पैदा करता है। विशेष रूप से, अगली पीढ़ी की इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर तकनीक के लिए ऊर्जा खपत और लागत को कम करते हुए एकल चैनल में डेटा ट्रांसफर दरों में 200 जीबीपीएस की उल्लेखनीय वृद्धि की आवश्यकता होती है। पिछले कुछ वर्षों में, ऑप्टिकल ट्रांसीवर बाजार में सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण कि परिपक्व सीएमओएस प्रक्रिया का उपयोग करके सिलिकॉन फोटोनिक्स का बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जा सकता है। हालाँकि, एसओआई इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर जो वाहक फैलाव पर भरोसा करते हैं, बैंडविड्थ, बिजली की खपत, मुक्त वाहक अवशोषण और मॉड्यूलेशन नॉनलाइनरिटी में बड़ी चुनौतियों का सामना करते हैं। उद्योग में अन्य प्रौद्योगिकी मार्गों में InP, पतली फिल्म लिथियम नाइओबेट LNOI, इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल पॉलिमर, और अन्य बहु-प्लेटफ़ॉर्म विषम एकीकरण समाधान शामिल हैं। एलएनओआई को ऐसा समाधान माना जाता है जो अल्ट्रा-हाई स्पीड और कम पावर मॉड्यूलेशन में सर्वोत्तम प्रदर्शन प्राप्त कर सकता है, हालांकि, वर्तमान में बड़े पैमाने पर उत्पादन प्रक्रिया और लागत के मामले में इसमें कुछ चुनौतियां हैं। हाल ही में, टीम ने उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक गुणों और बड़े पैमाने पर विनिर्माण के साथ एक पतली फिल्म लिथियम टैंटलेट (एलटीओआई) एकीकृत फोटोनिक प्लेटफॉर्म लॉन्च किया है, जो कई अनुप्रयोगों में लिथियम नाइओबेट और सिलिकॉन ऑप्टिकल प्लेटफॉर्म के प्रदर्शन से मेल खाने या उससे भी अधिक होने की उम्मीद है। हालाँकि, अब तक, का मुख्य उपकरणऑप्टिकल संचार, अल्ट्रा-हाई स्पीड इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर, LTOI में सत्यापित नहीं किया गया है।
इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने सबसे पहले एलटीओआई इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर को डिजाइन किया, जिसकी संरचना चित्र 1 में दिखाई गई है। इंसुलेटर पर लिथियम टैंटलेट की प्रत्येक परत की संरचना के डिजाइन और माइक्रोवेव इलेक्ट्रोड के मापदंडों के माध्यम से, प्रसार माइक्रोवेव और प्रकाश तरंग की गति का मिलानइलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटरमहसूस होता है। माइक्रोवेव इलेक्ट्रोड के नुकसान को कम करने के संदर्भ में, इस काम में शोधकर्ताओं ने पहली बार बेहतर चालकता के साथ इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में चांदी के उपयोग का प्रस्ताव दिया, और सिल्वर इलेक्ट्रोड को माइक्रोवेव नुकसान को 82% तक कम करने के लिए दिखाया गया। सोने के इलेक्ट्रोड का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
अंजीर। 1 एलटीओआई इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर संरचना, चरण मिलान डिजाइन, माइक्रोवेव इलेक्ट्रोड हानि परीक्षण।
अंजीर। 2 एलटीओआई इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर के प्रयोगात्मक उपकरण और परिणाम दिखाता हैतीव्रता संग्राहकऑप्टिकल संचार प्रणालियों में प्रत्यक्ष पहचान (आईएमडीडी)। प्रयोगों से पता चलता है कि एलटीओआई इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर 25% एसडी-एफईसी सीमा से नीचे 3.8×10⁻² के मापा बीईआर के साथ 176 जीबीडी की साइन दर पर पीएएम8 सिग्नल संचारित कर सकता है। 200 GBd PAM4 और 208 GBd PAM2 दोनों के लिए, BER 15% SD-FEC और 7% HD-FEC की सीमा से काफी कम था। चित्र 3 में आंख और हिस्टोग्राम परीक्षण के परिणाम स्पष्ट रूप से दर्शाते हैं कि एलटीओआई इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर का उपयोग उच्च गति संचार प्रणालियों में उच्च रैखिकता और कम बिट त्रुटि दर के साथ किया जा सकता है।
अंजीर। 2 के लिए LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर का उपयोग करके प्रयोग करेंतीव्रता संग्राहकऑप्टिकल संचार प्रणाली में डायरेक्ट डिटेक्शन (आईएमडीडी) (ए) प्रायोगिक उपकरण; (बी) साइन रेट के एक फ़ंक्शन के रूप में PAM8 (लाल), PAM4 (हरा) और PAM2 (नीला) सिग्नल की मापी गई बिट त्रुटि दर (BER); (सी) 25% एसडी-एफईसी सीमा से नीचे बिट-त्रुटि दर मूल्यों के साथ माप के लिए निकाली गई उपयोगी सूचना दर (एआईआर, धराशायी लाइन) और संबंधित शुद्ध डेटा दर (एनडीआर, ठोस लाइन); (डी) PAM2, PAM4, PAM8 मॉड्यूलेशन के तहत नेत्र मानचित्र और सांख्यिकीय हिस्टोग्राम।
यह कार्य 110 गीगाहर्ट्ज की 3 डीबी बैंडविड्थ के साथ पहले हाई-स्पीड एलटीओआई इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर को प्रदर्शित करता है। तीव्रता मॉड्यूलेशन डायरेक्ट डिटेक्शन आईएमडीडी ट्रांसमिशन प्रयोगों में, डिवाइस 405 Gbit/s की एकल वाहक शुद्ध डेटा दर प्राप्त करता है, जो एलएनओआई और प्लाज्मा मॉड्यूलेटर जैसे मौजूदा इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्लेटफार्मों के सर्वोत्तम प्रदर्शन के बराबर है। भविष्य में, और अधिक जटिल का उपयोग करनाआईक्यू मॉड्यूलेटरडिज़ाइन या अधिक उन्नत सिग्नल त्रुटि सुधार तकनीकों, या क्वार्ट्ज सब्सट्रेट्स जैसे कम माइक्रोवेव हानि सब्सट्रेट्स का उपयोग करके, लिथियम टैंटालेट उपकरणों से 2 Tbit/s या अधिक की संचार दर प्राप्त करने की उम्मीद की जाती है। एलटीओआई के विशिष्ट लाभों, जैसे कि कम बायरफ्रिंजेंस और अन्य आरएफ फिल्टर बाजारों में इसके व्यापक अनुप्रयोग के कारण स्केल प्रभाव के साथ संयुक्त, लिथियम टैंटलेट फोटोनिक्स तकनीक अगली पीढ़ी के उच्च के लिए कम लागत, कम-शक्ति और अल्ट्रा-हाई-स्पीड समाधान प्रदान करेगी। -स्पीड ऑप्टिकल संचार नेटवर्क और माइक्रोवेव फोटोनिक्स सिस्टम।
पोस्ट करने का समय: दिसंबर-11-2024