Lítíọ́mù tantalate (LTOI) oníyẹ̀fun oníná mànàmáná oníyára gíga

iyàrá gíga Litiumu tantalate (LTOI)modulator elekitiro-opitiki

Ìrìnkiri data kárí ayé ń tẹ̀síwájú láti máa pọ̀ sí i, nítorí gbígbà tí a ń gba àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ tuntun bíi 5G àti ìmọ̀ ẹ̀rọ aláwọ̀ṣe (AI), èyí tí ó ń fa àwọn ìpèníjà pàtàkì fún àwọn transceivers ní gbogbo ìpele àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì optical. Ní pàtàkì, ìmọ̀ ẹ̀rọ electro-optic modulator ìran tó ń bọ̀ nílò ìbísí pàtàkì nínú àwọn ìwọ̀n gbigbe data sí 200 Gbps ní ikanni kan ṣoṣo nígbàtí ó ń dín agbára àti owó kù. Ní àwọn ọdún díẹ̀ sẹ́yìn, ìmọ̀ ẹ̀rọ silicon photonics ti wọ́pọ̀ ní ọjà transceiver optical, pàápàá jùlọ nítorí pé silicon photonics le ṣe àgbékalẹ̀ ní ibi-pupọ nípa lílo ìlànà CMOS tó ti dàgbà. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn modulators electro-optic SOI tí wọ́n gbẹ́kẹ̀lé ìtúká agbékalẹ̀ ń dojúkọ àwọn ìpèníjà ńlá nínú bandwidth, agbára lílo, fífagbára agbékalẹ̀ free carrier àti modulation nonlinearity. Àwọn ipa ọ̀nà ìmọ̀ ẹ̀rọ mìíràn nínú iṣẹ́ náà ní InP, thin film lithium niobate LNOI, electro-optical polymers, àti àwọn solusan ìṣọ̀kan onírúurú mìíràn. A kà LNOI sí ojútùú tí ó lè ṣe àṣeyọrí iṣẹ́ tí ó dára jùlọ nínú ultra-high iyara àti agbára kékeré modulation, síbẹ̀síbẹ̀, ó ní àwọn ìpèníjà díẹ̀ ní ti ìlànà iṣẹ́ àti iye owó. Láìpẹ́ yìí, ẹgbẹ́ náà ṣe ìfilọ́lẹ̀ pẹpẹ fọ́tòníkì tín-tín tín-tín tí a fi lithium tantalate (LTOI) ṣe pẹ̀lú àwọn ohun ìní fọ́tòníkì tó dára àti iṣẹ́ ọnà tó tóbi, èyí tí a retí pé yóò bá iṣẹ́ lithium niobate àti àwọn pẹpẹ opitika silicon mu tàbí kí ó tilẹ̀ ju iṣẹ́ lọ ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ ohun èlò. Síbẹ̀síbẹ̀, títí di ìsinsìnyí, ẹ̀rọ pàtàkì tiìbánisọ̀rọ̀ opitika, ohun èlò amúlétutù electro-optic iyara gíga, kò tíì jẹ́rìí sí i nínú LTOI.

Nínú ìwádìí yìí, àwọn olùwádìí kọ́kọ́ ṣe àgbékalẹ̀ LTOI electro-optic modulator, èyí tí a fi hàn nínú Àwòrán 1. Nípasẹ̀ ìṣètò ìpele kọ̀ọ̀kan ti lithium tantalate lórí insulator àti àwọn pàrámítà ti microwave electrode, ìbáramu iyara ìdàgbàsókè ti microwave àti ìgbì ìmọ́lẹ̀ nínúmodulator elekitiro-opitikaa ti rí i dájú. Ní ti dídín ìpàdánù elekitirodu makirowefu kù, àwọn olùwádìí nínú iṣẹ́ yìí fún ìgbà àkọ́kọ́ dábàá lílo fadaka gẹ́gẹ́ bí ohun èlò elekitirodu pẹ̀lú agbára ìṣiṣẹ́ tó dára jù, a sì fihàn pé elekitirodu fadaka náà dín ìpàdánù makirowefu kù sí 82% ní ìfiwéra pẹ̀lú elekitirodu wúrà tí a ń lò ní gbogbogbòò.

ÀWÒRÁN 1 Ìṣètò LTOI electro-optic modulator, àpẹẹrẹ ìbáramu ìpele, ìdánwò pípadánù elekitirodu makirowefu.

ÀWÒRÁN 2 fi ohun èlò ìdánwò àti àbájáde ti LTOI electro-optic modulator hàn fúntí a yípadà agbára ìṣiṣẹ́Ìwárí taara (IMDD) nínú àwọn ètò ìbánisọ̀rọ̀ optical. Àwọn àyẹ̀wò náà fihàn pé LTOI electro-optic modulator lè gbé àwọn àmì PAM8 jáde ní ìwọ̀n àmì ti 176 GBd pẹ̀lú BER tí a wọn ti 3.8×10⁻² ní ìsàlẹ̀ ààlà SD-FEC 25%. Fún 200 GBd PAM4 àti 208 GBd PAM2, BER kéré gan-an ju ààlà 15% SD-FEC àti 7% HD-FEC lọ. Àwọn èsì ìdánwò ojú àti histogram nínú Àwòrán 3 fi hàn gbangba pé a lè lo modulator electro-optic LTOI nínú àwọn ètò ìbánisọ̀rọ̀ iyara gíga pẹ̀lú ìlà gíga àti ìwọ̀n àṣìṣe bit kékeré.

ÀWÒRÁN 2. Ṣe àdánwò nípa lílo LTOI electro-optic modulator fúnA ṣe àtúnṣe kíkanraÌwárí Taara (IMDD) nínú ètò ìbánisọ̀rọ̀ optical (a) ẹ̀rọ ìdánwò; (b) Ìwọ̀n àṣìṣe bit tí a wọ̀n (BER) ti PAM8 (pupa), PAM4 (alawọ ewe) àti PAM2 (buluu) gẹ́gẹ́ bí iṣẹ́ ìwọ̀n àmì; (c) Ìwọ̀n ìwífún tí a lè lò tí a yọ jáde (AIR, ìlà tí a fi dáàṣì ṣe) àti ìwọ̀n data net tí ó so pọ̀ mọ́ ọn (NDR, ìlà líle) fún àwọn ìwọ̀n pẹ̀lú ìwọ̀n ìwọ̀n bit-error tí ó wà lábẹ́ ààlà SD-FEC 25%; (d) Àwọn àwòrán ojú àti àwọn ìtàn statistiki lábẹ́ ìṣàtúnṣe PAM2, PAM4, PAM8.

Iṣẹ́ yìí fi hàn pé ohun èlò LTOI electro-optic modulator oníyàrá gíga àkọ́kọ́ pẹ̀lú bandiwidi 3 dB ti 110 GHz. Nínú ìwádìí ìṣiṣẹ́ IMDD tààrà, ẹ̀rọ náà ṣe àṣeyọrí ìwọ̀n data onígbèsè kan ṣoṣo ti 405 Gbit/s, èyí tí ó jọra sí iṣẹ́ tí ó dára jùlọ ti àwọn ìpele electro-optic tí ó wà tẹ́lẹ̀ bíi LNOI àti àwọn ohun èlò plasma modulators. Ní ọjọ́ iwájú, nípa lílo àwọn ohun tí ó díjú jùIQ modulatorÀwọn apẹ̀rẹ̀ tàbí àwọn ọ̀nà ìṣàtúnṣe àṣìṣe àmì tó ga jù, tàbí lílo àwọn ohun èlò ìpàdánù máíkrówéfù tó kéré síi bíi quartz substrates, a retí pé àwọn ẹ̀rọ tantalate lithium yóò ṣe àṣeyọrí ìwọ̀n ìbánisọ̀rọ̀ tó jẹ́ 2 Tbit/s tàbí jù bẹ́ẹ̀ lọ. Ní ìdàpọ̀ pẹ̀lú àwọn àǹfààní pàtó ti LTOI, bíi bíréfringence tó kéré síi àti ipa ìwọ̀n nítorí lílò rẹ̀ káàkiri ní àwọn ọjà àlẹ̀mọ́ RF mìíràn, ìmọ̀ ẹ̀rọ lithium tantalate photonics yóò pèsè àwọn ojútùú tó rọrùn, agbára tó kéré àti tó ga jùlọ fún àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì ìbánisọ̀rọ̀ optical tó ń bọ̀ àti àwọn ètò microwave photonics.