लिथियम टैंटलेट (LTOI) उच्च गतिइलेक्ट्रो-ऑप्टिक न्यूनाधिक
वैश्विक डेटा ट्रैफ़िक बढ़ता रहता है, 5G और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (AI) जैसी नई तकनीकों को व्यापक रूप से अपनाने से प्रेरित है, जो ऑप्टिकल नेटवर्क के सभी स्तरों पर ट्रांससीवर्स के लिए महत्वपूर्ण चुनौतियां पैदा करता है। विशेष रूप से, अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर तकनीक को ऊर्जा की खपत और लागतों को कम करते हुए एक ही चैनल में डेटा ट्रांसफर दरों में 200 जीबीपीएस में उल्लेखनीय वृद्धि की आवश्यकता होती है। पिछले कुछ वर्षों में, सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक का व्यापक रूप से ऑप्टिकल ट्रांसीवर बाजार में उपयोग किया गया है, मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण कि सिलिकॉन फोटोनिक्स को परिपक्व सीएमओएस प्रक्रिया का उपयोग करके बड़े पैमाने पर उत्पादित किया जा सकता है। हालांकि, SOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर जो वाहक फैलाव पर भरोसा करते हैं, बैंडविड्थ, बिजली की खपत, मुक्त वाहक अवशोषण और मॉड्यूलेशन nonlinearity में बड़ी चुनौतियों का सामना करते हैं। उद्योग में अन्य प्रौद्योगिकी मार्गों में INP, पतली फिल्म लिथियम niobate Lnoi, इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल पॉलिमर और अन्य बहु-प्लेटफॉर्म हेटेरोजेनस इंटीग्रेशन सॉल्यूशंस शामिल हैं। LNOI को वह समाधान माना जाता है जो अल्ट्रा-हाई स्पीड और कम पावर मॉड्यूलेशन में सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन को प्राप्त कर सकता है, हालांकि, वर्तमान में बड़े पैमाने पर उत्पादन प्रक्रिया और लागत के मामले में कुछ चुनौतियां हैं। हाल ही में, टीम ने उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक गुणों और बड़े पैमाने पर विनिर्माण के साथ एक पतली फिल्म लिथियम टैंटलेट (LTOI) एकीकृत फोटोनिक प्लेटफॉर्म लॉन्च किया, जो कई अनुप्रयोगों में लिथियम niobate और सिलिकॉन ऑप्टिकल प्लेटफार्मों के प्रदर्शन से मैच या यहां तक कि अधिक से अधिक होने की उम्मीद है। हालांकि, अब तक, का मुख्य उपकरणऑप्टिकल संचार, अल्ट्रा-हाई स्पीड इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर, LTOI में सत्यापित नहीं किया गया है।
इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने पहले एलटीओआई इलेक्ट्रो-ऑप्टिक न्यूनाधिक को डिजाइन किया, जिसकी संरचना को चित्र 1 में दिखाया गया है। इन्सुलेटर पर लिथियम टैंटालेट की प्रत्येक परत की संरचना और माइक्रोवेव इलेक्ट्रोड के मापदंडों की संरचना के डिजाइन के माध्यम से, माइक्रोवेव और प्रकाश तरंग के प्रसार गति मिलान और प्रकाश तरंगों में मिलानइलेक्ट्रो-ऑप्टिकल न्यूनाधिकमहसूस होता है। माइक्रोवेव इलेक्ट्रोड के नुकसान को कम करने के संदर्भ में, इस काम में शोधकर्ताओं ने पहली बार चांदी के उपयोग को बेहतर चालकता के साथ एक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में प्रस्तावित किया, और चांदी के इलेक्ट्रोड को व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले गोल्ड इलेक्ट्रोड की तुलना में माइक्रोवेव नुकसान को 82% तक कम करने के लिए दिखाया गया था।
अंजीर। 1 LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर संरचना, चरण मिलान डिजाइन, माइक्रोवेव इलेक्ट्रोड हानि परीक्षण।
अंजीर। 2 के लिए LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक न्यूनाधिक के प्रयोगात्मक उपकरण और परिणाम दिखाता हैतीव्रता को संशोधितऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टम में डायरेक्ट डिटेक्शन (IMDD)। प्रयोगों से पता चलता है कि LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर 25% एसडी-फीक दहलीज के नीचे 3.8 × 10⁻− के मापा BER के साथ 176 GBD के साइन रेट पर PAM8 सिग्नल को प्रसारित कर सकता है। दोनों 200 GBD PAM4 और 208 GBD PAM2 के लिए, BER 15% SD-FEC और 7% HD-FEC की दहलीज से काफी कम था। चित्र 3 में आंख और हिस्टोग्राम परीक्षण के परिणाम नेत्रहीन रूप से प्रदर्शित करते हैं कि LTOI इलेक्ट्रो-ऑप्टिक न्यूनाधिक 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 को संशोधितऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टम (ए) प्रायोगिक डिवाइस में डायरेक्ट डिटेक्शन (IMDD); (बी) साइन रेट के एक समारोह के रूप में PAM8 (लाल), PAM4 (हरा) और PAM2 (नीला) संकेतों की मापा बिट त्रुटि दर (BER); (ग) 25% एसडी-फीक सीमा के नीचे बिट-एरर दर मूल्यों के साथ माप के लिए उपयोग योग्य सूचना दर (वायु, धराशायी लाइन) और संबंधित शुद्ध डेटा दर (एनडीआर, ठोस रेखा) निकाली गई; (डी) PAM2, PAM4, PAM8 मॉड्यूलेशन के तहत आंख के नक्शे और सांख्यिकीय हिस्टोग्राम।
यह काम 110 गीगाहर्ट्ज के 3 डीबी बैंडविड्थ के साथ पहली हाई-स्पीड एलटीओआई इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर को प्रदर्शित करता है। इंटेंसिटी मॉड्यूलेशन डायरेक्ट डिटेक्शन IMDD ट्रांसमिशन एक्सपेरिमेंट्स में, डिवाइस 405 GBIT/S के एकल वाहक शुद्ध डेटा दर को प्राप्त करता है, जो कि LNOI और प्लाज्मा मॉड्यूलेटर जैसे मौजूदा इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्लेटफार्मों के सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन के बराबर है। भविष्य में, अधिक जटिल का उपयोग करनाIQ न्यूनाधिकडिजाइन या अधिक उन्नत सिग्नल त्रुटि सुधार तकनीक, या कम माइक्रोवेव हानि सब्सट्रेट जैसे क्वार्ट्ज सब्सट्रेट, लिथियम टैंटलेट उपकरणों का उपयोग करके 2 टीबीटी/एस या उससे अधिक की संचार दर प्राप्त करने की उम्मीद है। LTOI के विशिष्ट फायदों के साथ संयुक्त, जैसे कि कम बायरफ्रिंगेंस और अन्य RF फ़िल्टर बाजारों में इसके व्यापक अनुप्रयोग के कारण स्केल प्रभाव, लिथियम टैंटलेट फोटोनिक्स तकनीक अगली पीढ़ी के उच्च-स्पीड ऑप्टिकल संचार नेटवर्क और माइक्रोवेव फोटोनिक्स सिस्टम के लिए कम-लागत, कम-पावर और अल्ट्रा-हाई-स्पीड सॉल्यूशंस प्रदान करेगी।
पोस्ट टाइम: दिसंबर -11-2024