லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) அதிவேக எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்

லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) அதிவேகம்மின்-ஒளியியல் பண்பேற்றி

உலகளாவிய தரவு போக்குவரத்து தொடர்ந்து வளர்ந்து வருகிறது, இது 5G மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) போன்ற புதிய தொழில்நுட்பங்களின் பரவலான ஏற்றுக்கொள்ளலால் உந்தப்படுகிறது, இது ஆப்டிகல் நெட்வொர்க்குகளின் அனைத்து மட்டங்களிலும் டிரான்ஸ்ஸீவர்களுக்கு குறிப்பிடத்தக்க சவால்களை ஏற்படுத்துகிறது. குறிப்பாக, அடுத்த தலைமுறை எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர் தொழில்நுட்பம் ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் செலவுகளைக் குறைக்கும் அதே வேளையில், ஒற்றை சேனலில் 200 Gbps ஆக தரவு பரிமாற்ற விகிதங்களில் குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்பு தேவைப்படுகிறது. கடந்த சில ஆண்டுகளில், சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸ் தொழில்நுட்பம் ஆப்டிகல் டிரான்ஸ்ஸீவர் சந்தையில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, முக்கியமாக முதிர்ந்த CMOS செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸை பெருமளவில் உற்பத்தி செய்ய முடியும் என்பதன் காரணமாக. இருப்பினும், கேரியர் பரவலை நம்பியிருக்கும் SOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்கள் அலைவரிசை, மின் நுகர்வு, இலவச கேரியர் உறிஞ்சுதல் மற்றும் பண்பேற்றம் அல்லாத நேர்கோட்டுத்தன்மையில் பெரும் சவால்களை எதிர்கொள்கின்றன. தொழில்துறையில் உள்ள பிற தொழில்நுட்ப வழிகளில் InP, மெல்லிய படல லித்தியம் நியோபேட் LNOI, எலக்ட்ரோ-ஆப்டிகல் பாலிமர்கள் மற்றும் பிற பல-தள பன்முக ஒருங்கிணைப்பு தீர்வுகள் ஆகியவை அடங்கும். அதி-அதிவேக மற்றும் குறைந்த சக்தி பண்பேற்றத்தில் சிறந்த செயல்திறனை அடையக்கூடிய தீர்வாக LNOI கருதப்படுகிறது, இருப்பினும், இது தற்போது வெகுஜன உற்பத்தி செயல்முறை மற்றும் செலவு அடிப்படையில் சில சவால்களைக் கொண்டுள்ளது. சமீபத்தில், குழு சிறந்த ஒளிமின்னழுத்த பண்புகள் மற்றும் பெரிய அளவிலான உற்பத்தியுடன் கூடிய மெல்லிய படல லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) ஒருங்கிணைந்த ஃபோட்டானிக் தளத்தை அறிமுகப்படுத்தியது, இது பல பயன்பாடுகளில் லித்தியம் நியோபேட் மற்றும் சிலிக்கான் ஆப்டிகல் தளங்களின் செயல்திறனைப் பொருத்தவோ அல்லது மிஞ்சவோ எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. இருப்பினும், இப்போது வரை, முக்கிய சாதனம்ஒளியியல் தொடர்பு, அதி-அதிவேக எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர், LTOI இல் சரிபார்க்கப்படவில்லை.

இந்த ஆய்வில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் முதலில் LTOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டரை வடிவமைத்தனர், இதன் அமைப்பு படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. இன்சுலேட்டரில் உள்ள லித்தியம் டான்டலேட்டின் ஒவ்வொரு அடுக்கின் கட்டமைப்பின் வடிவமைப்பு மற்றும் மைக்ரோவேவ் மின்முனையின் அளவுருக்கள் மூலம், மைக்ரோவேவ் மற்றும் ஒளி அலையின் பரவல் வேக பொருத்தம்மின்-ஒளியியல் பண்பேற்றிநுண்ணலை மின்முனையின் இழப்பைக் குறைப்பதன் அடிப்படையில், இந்த வேலையில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் முதன்முறையாக வெள்ளியை சிறந்த கடத்துத்திறன் கொண்ட மின்முனைப் பொருளாகப் பயன்படுத்த முன்மொழிந்தனர், மேலும் வெள்ளி மின்முனை பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் தங்க மின்முனையுடன் ஒப்பிடும்போது நுண்ணலை இழப்பை 82% ஆகக் குறைப்பதாகக் காட்டப்பட்டது.

படம் 1 LTOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர் அமைப்பு, கட்ட பொருத்த வடிவமைப்பு, நுண்ணலை மின்முனை இழப்பு சோதனை.

படம் 2, LTOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டரின் சோதனைக் கருவி மற்றும் முடிவுகளைக் காட்டுகிறது.தீவிரம் பண்பேற்றப்பட்டதுஆப்டிகல் தொடர்பு அமைப்புகளில் நேரடி கண்டறிதல் (IMDD). LTOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர் 25% SD-FEC வரம்புக்குக் கீழே 3.8×10⁻² அளவிடப்பட்ட BER உடன் 176 GBd என்ற அடையாள விகிதத்தில் PAM8 சிக்னல்களை அனுப்ப முடியும் என்பதை சோதனைகள் காட்டுகின்றன. 200 GBd PAM4 மற்றும் 208 GBd PAM2 இரண்டிற்கும், BER 15% SD-FEC மற்றும் 7% HD-FEC வரம்பை விட கணிசமாகக் குறைவாக இருந்தது. படம் 3 இல் உள்ள கண் மற்றும் ஹிஸ்டோகிராம் சோதனை முடிவுகள், LTOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டரை அதிக நேரியல்பு மற்றும் குறைந்த பிட் பிழை விகிதத்துடன் கூடிய அதிவேக தொடர்பு அமைப்புகளில் பயன்படுத்த முடியும் என்பதைக் காட்சிப்படுத்துகின்றன.

படம் 2 LTOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டரைப் பயன்படுத்தி பரிசோதனை செய்தல்தீவிரம் பண்பேற்றப்பட்டதுஒளியியல் தொடர்பு அமைப்பில் நேரடி கண்டறிதல் (IMDD) (a) சோதனை சாதனம்; (b) குறி விகிதத்தின் செயல்பாடாக PAM8(சிவப்பு), PAM4(பச்சை) மற்றும் PAM2(நீலம்) சமிக்ஞைகளின் அளவிடப்பட்ட பிட் பிழை விகிதம் (BER); (c) 25% SD-FEC வரம்பிற்குக் கீழே பிட்-பிழை விகித மதிப்புகளைக் கொண்ட அளவீடுகளுக்கான பிரித்தெடுக்கப்பட்ட பயன்படுத்தக்கூடிய தகவல் விகிதம் (AIR, கோடு கோடு) மற்றும் தொடர்புடைய நிகர தரவு விகிதம் (NDR, திடக் கோடு); (d) PAM2, PAM4, PAM8 பண்பேற்றத்தின் கீழ் கண் வரைபடங்கள் மற்றும் புள்ளிவிவர ஹிஸ்டோகிராம்கள்.

இந்த வேலை 110 GHz இன் 3 dB அலைவரிசையுடன் முதல் அதிவேக LTOI எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டரை நிரூபிக்கிறது. தீவிர பண்பேற்றம் நேரடி கண்டறிதல் IMDD பரிமாற்ற சோதனைகளில், சாதனம் 405 Gbit/s என்ற ஒற்றை கேரியர் நிகர தரவு வீதத்தை அடைகிறது, இது LNOI மற்றும் பிளாஸ்மா மாடுலேட்டர்கள் போன்ற தற்போதுள்ள எலக்ட்ரோ-ஆப்டிகல் தளங்களின் சிறந்த செயல்திறனுடன் ஒப்பிடத்தக்கது. எதிர்காலத்தில், மிகவும் சிக்கலானவற்றைப் பயன்படுத்துதல்IQ மாடுலேட்டர்வடிவமைப்புகள் அல்லது மேம்பட்ட சமிக்ஞை பிழை திருத்தும் நுட்பங்கள், அல்லது குவார்ட்ஸ் அடி மூலக்கூறுகள் போன்ற குறைந்த நுண்ணலை இழப்பு அடி மூலக்கூறுகளைப் பயன்படுத்துதல், லித்தியம் டான்டலேட் சாதனங்கள் 2 டிபிட்/வி அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட தொடர்பு விகிதங்களை அடையும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. குறைந்த பைர்ஃபிரிஞ்சன்ஸ் மற்றும் பிற RF வடிகட்டி சந்தைகளில் அதன் பரவலான பயன்பாடு காரணமாக அளவு விளைவு போன்ற LTOI இன் குறிப்பிட்ட நன்மைகளுடன் இணைந்து, லித்தியம் டான்டலேட் ஃபோட்டானிக்ஸ் தொழில்நுட்பம் அடுத்த தலைமுறை அதிவேக ஆப்டிகல் தொடர்பு நெட்வொர்க்குகள் மற்றும் மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டானிக்ஸ் அமைப்புகளுக்கு குறைந்த விலை, குறைந்த சக்தி மற்றும் அதிவேக தீர்வுகளை வழங்கும்.