इलेक्ट्रो ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर का भविष्य

का भविष्यइलेक्ट्रो ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर

इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्यूलेटर आधुनिक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम 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 का प्रदर्शन तुलनाऑप्टिकल मॉड्यूलेटरप्रौद्योगिकियाँ, जिनमें पतली फिल्म लिथियम नियोबेट (टीएफएलएन), III-V विद्युत अवशोषण मॉड्यूलेटर (ईएएम), सिलिकॉन-आधारित और पॉलिमर मॉड्यूलेटर शामिल हैं, सम्मिलन हानि, बैंडविड्थ, बिजली की खपत, आकार और विनिर्माण क्षमता के संदर्भ में।

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 ट्रांसफर दरों में तीन गुना वृद्धि हुई है। आधुनिक सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूलेटर 224 Gb/s तक के 4-स्तरीय पल्स एम्पलीट्यूड मॉड्यूलेशन (PAM4) और PAM8 मॉड्यूलेशन के साथ 300 Gb/s से भी अधिक प्राप्त कर सकते हैं।

हालाँकि, सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूलेटर को सामग्री गुणों से उत्पन्न होने वाली मूलभूत सीमाओं का सामना करना पड़ता है। जब ऑप्टिकल ट्रांसीवर को 200+ Gbaud से अधिक की बॉड दरों 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 ट्रेडऑफ़ बनाता है।

उभरती हुई मॉड्यूलेटर प्रौद्योगिकी और सामग्री

पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूलेटर की सीमाओं ने वैकल्पिक सामग्रियों और एकीकरण प्रौद्योगिकियों में अनुसंधान को प्रेरित किया है। पतली फिल्म लिथियम नियोबेट नई पीढ़ी के मॉड्यूलेटर के लिए सबसे आशाजनक प्लेटफार्मों में से एक बन गया है।पतली फिल्म लिथियम नियोबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटरथोक लिथियम नियोबेट की उत्कृष्ट विशेषताओं को प्राप्त करें, जिनमें शामिल हैं: विस्तृत पारदर्शी खिड़की, बड़ा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक गुणांक (r33 = 31 pm/V) रैखिक सेल केर्र प्रभाव कई तरंग दैर्ध्य श्रेणियों में काम कर सकता है

पतली फिल्म लिथियम नियोबेट प्रौद्योगिकी में हाल ही में हुई प्रगति ने उल्लेखनीय परिणाम दिए हैं, जिसमें 1.96 Tb/s प्रति चैनल की डेटा दर के साथ 260 Gbaud पर संचालित होने वाला मॉड्यूलेटर शामिल है। इस प्लेटफ़ॉर्म में CMOS-संगत ड्राइव वोल्टेज और 100 GHz की 3-dB बैंडविड्थ जैसे अनूठे लाभ हैं।

उभरती हुई प्रौद्योगिकी अनुप्रयोग

इलेक्ट्रो ऑप्टिक मॉड्यूलेटर का विकास कई क्षेत्रों में उभरते अनुप्रयोगों से निकटता से जुड़ा हुआ है। कृत्रिम बुद्धिमत्ता और डेटा सेंटर के क्षेत्र में,उच्च गति मॉड्यूलेटरअगली पीढ़ी के इंटरकनेक्शन के लिए महत्वपूर्ण हैं, और AI कंप्यूटिंग अनुप्रयोग 800G और 1.6T प्लगेबल ट्रांसीवर की मांग को बढ़ा रहे हैं। मॉड्यूलेटर तकनीक का उपयोग निम्न में भी किया जाता है: क्वांटम सूचना प्रसंस्करण न्यूरोमॉर्फिक कंप्यूटिंग फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेटेड कंटीन्यूअस वेव (FMCW) लिडार माइक्रोवेव फोटॉन तकनीक

विशेष रूप से, पतली फिल्म लिथियम नियोबेट इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर ऑप्टिकल कम्प्यूटेशनल प्रोसेसिंग इंजन में ताकत दिखाते हैं, जो तेज़ कम-शक्ति मॉड्यूलेशन प्रदान करते हैं जो मशीन लर्निंग और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस अनुप्रयोगों को गति प्रदान 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 बड़ी चुनौतियाँ हैं: उत्पादन लागत और पैमाना: पतली फिल्म लिथियम नियोबेट 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-डिजाइन: का सफल विकासउच्च प्रदर्शन मॉड्यूलेटरऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रॉनिक चिप डिज़ाइनरों, ईडीए आपूर्तिकर्ताओं, फ़ाउंट्स और पैकेजिंग विशेषज्ञों के सहयोग को शामिल करते हुए व्यापक सह-डिज़ाइन क्षमताओं की आवश्यकता होती है। विनिर्माण जटिलता: जबकि सिलिकॉन-आधारित ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स प्रक्रियाएँ उन्नत CMOS 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 में दुनिया भर की सरकारों, उद्योग और निजी क्षेत्र से निवेश बढ़ रहा है, जिससे शिक्षा और उद्योग के बीच सहयोग के नए अवसर पैदा हो रहे हैं और नवाचार में तेजी आने की उम्मीद है।