इलेक्ट्रो ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर का भविष्य

का भविष्यइलेक्ट्रो ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर

इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्यूलेटर आधुनिक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में एक केंद्रीय भूमिका निभाते हैं, जो प्रकाश के गुणों को विनियमित करके संचार से लेकर क्वांटम कंप्यूटिंग तक कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यह पेपर इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्यूलेटर तकनीक की वर्तमान स्थिति, नवीनतम सफलता और भविष्य के विकास पर चर्चा करता है

चित्र 1: विभिन्न की प्रदर्शन तुलनाऑप्टिकल मॉड्यूलेटरप्रविष्टि हानि, बैंडविड्थ, बिजली की खपत, आकार और विनिर्माण क्षमता के संदर्भ में पतली फिल्म लिथियम नाइओबेट (टीएफएलएन), III-V विद्युत अवशोषण मॉड्यूलेटर (ईएएम), सिलिकॉन-आधारित और पॉलिमर मॉड्यूलेटर सहित प्रौद्योगिकियां।

पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्यूलेटर और उनकी सीमाएँ

सिलिकॉन-आधारित फोटोइलेक्ट्रिक लाइट मॉड्यूलेटर कई वर्षों से ऑप्टिकल संचार प्रणालियों का आधार रहे हैं। प्लाज्मा फैलाव प्रभाव के आधार पर, ऐसे उपकरणों ने पिछले 25 वर्षों में उल्लेखनीय प्रगति की है, जिससे डेटा स्थानांतरण दर में परिमाण के तीन क्रमों की वृद्धि हुई है। आधुनिक सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूलेटर 224 Gb/s तक का 4-स्तरीय पल्स आयाम मॉड्यूलेशन (PAM4) प्राप्त कर सकते हैं, और PAM8 मॉड्यूलेशन के साथ 300 Gb/s से भी अधिक प्राप्त कर सकते हैं।

हालाँकि, सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूलेटर को भौतिक गुणों से उत्पन्न मूलभूत सीमाओं का सामना करना पड़ता है। जब ऑप्टिकल ट्रांसीवर को 200+ Gbaud से अधिक की बॉड दर की आवश्यकता होती है, तो इन उपकरणों की बैंडविड्थ मांग को पूरा करना मुश्किल होता है। यह सीमा सिलिकॉन के अंतर्निहित गुणों से उत्पन्न होती है - पर्याप्त चालकता बनाए रखते हुए अत्यधिक प्रकाश हानि से बचने का संतुलन अपरिहार्य व्यापार पैदा करता है।

उभरती मॉड्यूलेटर प्रौद्योगिकी और सामग्री

पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूलेटर की सीमाओं ने वैकल्पिक सामग्रियों और एकीकरण प्रौद्योगिकियों में अनुसंधान को प्रेरित किया है। नई पीढ़ी के मॉड्यूलेटर के लिए पतली फिल्म लिथियम नाइओबेट सबसे आशाजनक प्लेटफार्मों में से एक बन गया है।पतली फिल्म लिथियम नाइओबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटरबल्क लिथियम नाइओबेट की उत्कृष्ट विशेषताओं को प्राप्त करें, जिनमें शामिल हैं: चौड़ी पारदर्शी खिड़की, बड़ा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक गुणांक (आर33 = 31 अपराह्न/वी) रैखिक सेल केर प्रभाव कई तरंग दैर्ध्य श्रेणियों में काम कर सकता है

पतली फिल्म लिथियम नाइओबेट प्रौद्योगिकी में हाल की प्रगति ने उल्लेखनीय परिणाम प्राप्त किए हैं, जिसमें प्रति चैनल 1.96 टीबी/सेकेंड की डेटा दर के साथ 260 जीबीओडी पर संचालित होने वाला मॉड्यूलेटर भी शामिल है। प्लेटफ़ॉर्म में सीएमओएस-संगत ड्राइव वोल्टेज और 100 गीगाहर्ट्ज की 3-डीबी बैंडविड्थ जैसे अद्वितीय फायदे हैं।

उभरती हुई प्रौद्योगिकी अनुप्रयोग

इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्यूलेटर का विकास कई क्षेत्रों में उभरते अनुप्रयोगों से निकटता से संबंधित है। कृत्रिम बुद्धिमत्ता और डेटा सेंटर के क्षेत्र में,हाई-स्पीड मॉड्यूलेटरअगली पीढ़ी के इंटरकनेक्शन के लिए महत्वपूर्ण हैं, और AI कंप्यूटिंग अनुप्रयोग 800G और 1.6T प्लग करने योग्य ट्रांससीवर्स की मांग को बढ़ा रहे हैं। मॉड्यूलेटर तकनीक का उपयोग यहां भी किया जाता है: क्वांटम सूचना प्रसंस्करण न्यूरोमोर्फिक कंप्यूटिंग फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेटेड निरंतर तरंग (एफएमसीडब्ल्यू) लिडार माइक्रोवेव फोटॉन तकनीक

विशेष रूप से, पतली फिल्म लिथियम नाइओबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर ऑप्टिकल कम्प्यूटेशनल प्रोसेसिंग इंजनों में ताकत दिखाते हैं, जो तेजी से कम-शक्ति मॉड्यूलेशन प्रदान करते हैं जो मशीन लर्निंग और कृत्रिम बुद्धिमत्ता अनुप्रयोगों को तेज करते हैं। ऐसे मॉड्यूलेटर कम तापमान पर भी काम कर सकते हैं और सुपरकंडक्टिंग लाइनों में क्वांटम-क्लासिकल इंटरफेस के लिए उपयुक्त हैं।

अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्यूलेटर के विकास में कई प्रमुख चुनौतियों का सामना करना पड़ता है: उत्पादन लागत और पैमाना: पतली-फिल्म लिथियम नाइओबेट मॉड्यूलेटर वर्तमान में 150 मिमी वेफर उत्पादन तक सीमित हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च लागत आती है। उद्योग को फिल्म की एकरूपता और गुणवत्ता बनाए रखते हुए वेफर आकार का विस्तार करने की आवश्यकता है। एकीकरण और सह-डिज़ाइन: का सफल विकासउच्च-प्रदर्शन मॉड्यूलेटरव्यापक सह-डिज़ाइन क्षमताओं की आवश्यकता है, जिसमें ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रॉनिक चिप डिजाइनरों, ईडीए आपूर्तिकर्ताओं, फाउंटेन और पैकेजिंग विशेषज्ञों का सहयोग शामिल है। विनिर्माण जटिलता: जबकि सिलिकॉन-आधारित ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स प्रक्रियाएं उन्नत सीएमओएस इलेक्ट्रॉनिक्स की तुलना में कम जटिल हैं, स्थिर प्रदर्शन और उपज प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण विशेषज्ञता और विनिर्माण प्रक्रिया अनुकूलन की आवश्यकता होती है।

एआई बूम और भू-राजनीतिक कारकों से प्रेरित होकर, इस क्षेत्र को दुनिया भर की सरकारों, उद्योग और निजी क्षेत्र से बढ़ा हुआ निवेश प्राप्त हो रहा है, जिससे शिक्षा और उद्योग के बीच सहयोग के नए अवसर पैदा हो रहे हैं और नवाचार में तेजी लाने का वादा किया जा रहा है।