इलेक्ट्रो ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर का भविष्य

का भविष्यइलेक्ट्रो ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर

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

चित्रा 1: विभिन्न की प्रदर्शन तुलनाऑप्टिकल न्यूक्यूलेटरसम्मिलन हानि, बैंडविड्थ, बिजली की खपत, आकार और विनिर्माण क्षमता के संदर्भ में पतली फिल्म लिथियम niobate (TFLN), III-V विद्युत अवशोषण मॉड्यूलेटर (EAM), सिलिकॉन-आधारित और बहुलक 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, इस तरह के उपकरणों ने पिछले 25 वर्षों में उल्लेखनीय प्रगति की है, जिससे डेटा ट्रांसफर दरों में वृद्धि हुई है। आधुनिक सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूलेटर 4-स्तरीय पल्स आयाम मॉड्यूलेशन (PAM4) को 224 GB/S तक प्राप्त कर सकते हैं, और PAM8 मॉड्यूलेशन के साथ 300 GB/S से अधिक भी।

हालांकि, सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूलेटर भौतिक गुणों से उपजी मौलिक सीमाओं का सामना करते हैं। जब ऑप्टिकल ट्रांससीवर्स को 200 से अधिक GBAUD से अधिक की बॉड दरों की आवश्यकता होती है, तो इन उपकरणों की बैंडविड्थ को मांग को पूरा करना मुश्किल होता है। यह सीमा सिलिकॉन के अंतर्निहित गुणों से उपजी है - पर्याप्त चालकता बनाए रखते हुए अत्यधिक प्रकाश हानि से बचने का संतुलन अपरिहार्य ट्रेडऑफ बनाता है।

उभरते न्यूनाधिक प्रौद्योगिकी और सामग्री

पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूलेटर की सीमाओं ने वैकल्पिक सामग्री और एकीकरण प्रौद्योगिकियों में अनुसंधान को संचालित किया है। पतली फिल्म लिथियम niobate एक नई पीढ़ी के मॉड्यूलेटर के लिए सबसे होनहार प्लेटफार्मों में से एक बन गई है।पतली फिल्म लिथियम niobate इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटरविरासत में थोक लिथियम niobate की उत्कृष्ट विशेषताएं, जिनमें शामिल हैं: विस्तृत पारदर्शी विंडो, बड़े इलेक्ट्रो-ऑप्टिक गुणांक (R33 = 31 PM/V) रैखिक सेल केरस प्रभाव कई तरंग दैर्ध्य सीमाओं में संचालित हो सकता है

पतली फिल्म लिथियम niobate प्रौद्योगिकी में हालिया प्रगति ने उल्लेखनीय परिणाम प्राप्त किए हैं, जिसमें 1.96 tb/s प्रति चैनल के डेटा दरों के साथ 260 GBAUD पर एक न्यूनाधिक संचालन शामिल है। मंच के अद्वितीय फायदे हैं जैसे कि CMOS- संगत ड्राइव वोल्टेज और 100 गीगाहर्ट्ज के 3-डीबी बैंडविड्थ।

उभरती प्रौद्योगिकी अनुप्रयोग

इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्यूलेटर का विकास कई क्षेत्रों में उभरते अनुप्रयोगों से निकटता से संबंधित है। कृत्रिम बुद्धिमत्ता और डेटा केंद्रों के क्षेत्र में,उच्च गति-विदारकअगली पीढ़ी के इंटरकनेक्ट्स के लिए महत्वपूर्ण हैं, और एआई कंप्यूटिंग एप्लिकेशन 800 ग्राम और 1.6T प्लग करने योग्य ट्रांससीवर्स की मांग को बढ़ा रहे हैं। मॉड्यूलेटर तकनीक को भी लागू किया जाता है: क्वांटम सूचना प्रसंस्करण न्यूरोमॉर्फिक कंप्यूटिंग आवृत्ति संशोधित निरंतर तरंग (FMCW) LIDAR माइक्रोवेव फोटॉन प्रौद्योगिकी

विशेष रूप से, पतली फिल्म लिथियम niobate इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर ऑप्टिकल कम्प्यूटेशनल प्रोसेसिंग इंजनों में ताकत दिखाते हैं, जो मशीन लर्निंग और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस अनुप्रयोगों को तेज करने वाले तेजी से कम-शक्ति मॉड्यूलेशन प्रदान करते हैं। इस तरह के मॉड्यूलेटर कम तापमान पर भी काम कर सकते हैं और सुपरकंडक्टिंग लाइनों में क्वांटम-शास्त्रीय इंटरफेस के लिए उपयुक्त हैं।

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

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