லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) அதிவேக மின்-ஒளியியல் பண்பேற்றி

லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) அதிவேகம்மின்-ஒளி மாடுலேட்டர்

5G மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) போன்ற புதிய தொழில்நுட்பங்களின் பரவலான பயன்பாட்டினால் உலகளாவிய தரவுப் போக்குவரத்து தொடர்ந்து வளர்ந்து வருகிறது, இது ஒளியியல் வலையமைப்புகளின் அனைத்து நிலைகளிலும் உள்ள டிரான்ஸ்ஸீவர்களுக்கு குறிப்பிடத்தக்க சவால்களை ஏற்படுத்துகிறது. குறிப்பாக, அடுத்த தலைமுறை எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர் தொழில்நுட்பத்திற்கு, ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் செலவுகளைக் குறைக்கும் அதே வேளையில், ஒற்றை சேனலில் தரவுப் பரிமாற்ற விகிதத்தை 200 Gbps ஆக கணிசமாக அதிகரிக்க வேண்டியுள்ளது. கடந்த சில ஆண்டுகளில், சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸ் தொழில்நுட்பம் ஒளியியல் டிரான்ஸ்ஸீவர் சந்தையில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது, இதற்குக் காரணம், முதிர்ச்சியடைந்த CMOS செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸை பெருமளவில் உற்பத்தி செய்ய முடியும் என்பதே ஆகும். இருப்பினும், கேரியர் சிதறலைச் சார்ந்திருக்கும் SOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்கள் அலைவரிசை, மின் நுகர்வு, இலவச கேரியர் உறிஞ்சுதல் மற்றும் மாடுலேஷன் நேரியல் அல்லாத தன்மை ஆகியவற்றில் பெரும் சவால்களை எதிர்கொள்கின்றன. இந்தத் துறையில் உள்ள மற்ற தொழில்நுட்ப வழிகளில் InP, மென்படல லித்தியம் நையோபேட் (LNOI), எலக்ட்ரோ-ஆப்டிகல் பாலிமர்கள் மற்றும் பிற பல-தள பல்லின ஒருங்கிணைப்புத் தீர்வுகள் ஆகியவை அடங்கும். அதிவேக மற்றும் குறைந்த மின் நுகர்வு பண்பேற்றத்தில் சிறந்த செயல்திறனை அடையக்கூடிய தீர்வாக LNOI கருதப்படுகிறது, இருப்பினும், தற்போது பெருமளவு உற்பத்தி செயல்முறை மற்றும் செலவு ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் இதில் சில சவால்கள் உள்ளன. சமீபத்தில், இந்தக் குழு சிறந்த ஒளிமின்னியல் பண்புகள் மற்றும் பெருமளவு உற்பத்தியுடன் கூடிய ஒரு மென்படல லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) ஒருங்கிணைந்த ஒளியியல் தளத்தை அறிமுகப்படுத்தியது. இது பல பயன்பாடுகளில் லித்தியம் நையோபேட் மற்றும் சிலிக்கான் ஒளியியல் தளங்களின் செயல்திறனுக்கு இணையாக அல்லது அதைவிட அதிகமாக இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. இருப்பினும், இதுவரை, இதன் மைய சாதனம்தொடர்புஅதிவேக எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டரான இது, LTOI-இல் சரிபார்க்கப்படவில்லை.

இந்த ஆய்வில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் முதலில் LTOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டரை வடிவமைத்தனர், அதன் அமைப்பு படம் 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. மின்காப்பானின் மீதுள்ள லித்தியம் டான்டலேட்டின் ஒவ்வொரு அடுக்கின் அமைப்பு மற்றும் மைக்ரோவேவ் மின்முனையின் அளவுருக்களை வடிவமைப்பதன் மூலம், மைக்ரோவேவ் மற்றும் ஒளி அலையின் பரவல் வேகத்தை பொருத்த முடிந்தது.மின்-ஒளியியல் பண்பேற்றிஉணரப்பட்டது. மைக்ரோவேவ் மின்முனையின் இழப்பைக் குறைக்கும் வகையில், இந்த ஆய்வில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் முதன்முறையாக சிறந்த கடத்துத்திறன் கொண்ட மின்முனைப் பொருளாக வெள்ளியைப் பயன்படுத்த முன்மொழிந்தனர், மேலும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் தங்க மின்முனையுடன் ஒப்பிடும்போது வெள்ளி மின்முனையானது மைக்ரோவேவ் இழப்பை 82% குறைப்பதாகக் காட்டப்பட்டது.

படம் 1. LTOI மின்-ஒளி பண்பேற்றியின் கட்டமைப்பு, கட்டப் பொருத்த வடிவமைப்பு, நுண்ணலை மின்முனை இழப்புச் சோதனை.

படம் 2, LTOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டருக்கான சோதனைக் கருவி மற்றும் முடிவுகளைக் காட்டுகிறது.தீவிரம் மாற்றியமைக்கப்பட்டதுஒளியியல் தொடர்பு அமைப்புகளில் நேரடிக் கண்டறிதல் (IMDD). சோதனைகள், LTOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர் 176 GBd என்ற சைன் ரேட்டில் PAM8 சிக்னல்களை அனுப்ப முடியும் என்பதைக் காட்டுகின்றன. மேலும், 25% SD-FEC வரம்பிற்குக் கீழே அளவிடப்பட்ட BER 3.8×10⁻² ஆக இருந்தது. 200 GBd PAM4 மற்றும் 208 GBd PAM2 ஆகிய இரண்டிற்கும், BER ஆனது 15% SD-FEC மற்றும் 7% HD-FEC வரம்புகளை விட கணிசமாகக் குறைவாக இருந்தது. படம் 3-இல் உள்ள ஐ மற்றும் ஹிஸ்டோகிராம் சோதனை முடிவுகள், LTOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டரை உயர் நேரியல் தன்மை மற்றும் குறைந்த பிட் பிழை விகிதம் கொண்ட அதிவேகத் தொடர்பு அமைப்புகளில் பயன்படுத்த முடியும் என்பதைத் தெளிவாகக் காட்டுகின்றன.

படம் 2. LTOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டரைப் பயன்படுத்தி செய்யப்பட்ட சோதனை.தீவிரம் மாற்றியமைக்கப்பட்டதுஒளியியல் தொடர்பு அமைப்பில் நேரடிக் கண்டறிதல் (IMDD) (அ) சோதனை சாதனம்; (ஆ) குறியீட்டு விகிதத்தின் சார்பாக PAM8 (சிவப்பு), PAM4 (பச்சை) மற்றும் PAM2 (நீலம்) சமிக்ஞைகளின் அளவிடப்பட்ட பிட் பிழை விகிதம் (BER); (இ) 25% SD-FEC வரம்பிற்குக் கீழே பிட்-பிழை விகித மதிப்புகளைக் கொண்ட அளவீடுகளுக்கான பிரித்தெடுக்கப்பட்ட பயன்படுத்தக்கூடிய தகவல் விகிதம் (AIR, புள்ளியிட்ட கோடு) மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய நிகர தரவு விகிதம் (NDR, திட கோடு); (ஈ) PAM2, PAM4, PAM8 பண்பேற்றத்தின் கீழ் கண் வரைபடங்கள் மற்றும் புள்ளிவிவர ஹிஸ்டோகிராம்கள்.

இந்த ஆய்வு, 110 GHz 3 dB அலைவரிசை அகலத்துடன் கூடிய முதல் அதிவேக LTOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டரை நிரூபிக்கிறது. செறிவு மாடுலேஷன் நேரடி கண்டறிதல் (IMDD) பரிமாற்ற சோதனைகளில், இந்த சாதனம் 405 Gbit/s என்ற ஒற்றை கேரியர் நிகர தரவு விகிதத்தை அடைகிறது, இது LNOI மற்றும் பிளாஸ்மா மாடுலேட்டர்கள் போன்ற தற்போதுள்ள எலக்ட்ரோ-ஆப்டிகல் தளங்களின் சிறந்த செயல்திறனுக்கு இணையானது. எதிர்காலத்தில், மேலும் சிக்கலான சாதனங்களைப் பயன்படுத்தி,IQ மாடுலேட்டர்மேம்பட்ட வடிவமைப்புகள் அல்லது சமிக்ஞைப் பிழை திருத்தும் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமோ, அல்லது குவார்ட்ஸ் போன்ற குறைந்த நுண்ணலை இழப்புள்ள அடிமூலக்கூறுகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமோ, லித்தியம் டான்டலேட் சாதனங்கள் 2 Tbit/s அல்லது அதற்கும் அதிகமான தகவல் தொடர்பு வேகத்தை அடையும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. மற்ற RF வடிகட்டிச் சந்தைகளில் அதன் பரவலான பயன்பாட்டினால் ஏற்படும் குறைந்த இருமுனைப் பண்பு மற்றும் அளவு விளைவு போன்ற LTOI-இன் குறிப்பிட்ட நன்மைகளுடன் இணைந்து, லித்தியம் டான்டலேட் ஃபோட்டானிக்ஸ் தொழில்நுட்பமானது, அடுத்த தலைமுறை அதிவேக ஒளியியல் தகவல் தொடர்பு வலையமைப்புகள் மற்றும் நுண்ணலை ஃபோட்டானிக்ஸ் அமைப்புகளுக்குக் குறைந்த செலவு, குறைந்த மின்னாற்றல் மற்றும் அதிவேகத் தீர்வுகளை வழங்கும்.