மின் ஒளியியல் பண்பேற்றிகளின் எதிர்காலம்

எதிர்காலம்மின் ஒளியியல் மாடுலேட்டர்கள்

நவீன ஒளியியல் மின்னணு அமைப்புகளில் மின் ஒளியியல் பண்பேற்றிகள் ஒரு மையப் பங்கை வகிக்கின்றன. இவை ஒளியின் பண்புகளை ஒழுங்குபடுத்துவதன் மூலம், தகவல் தொடர்பு முதல் குவாண்டம் கணினி வரை பல துறைகளில் முக்கியப் பங்காற்றுகின்றன. இந்தக் கட்டுரை, மின் ஒளியியல் பண்பேற்றித் தொழில்நுட்பத்தின் தற்போதைய நிலை, சமீபத்திய திருப்புமுனை மற்றும் எதிர்கால வளர்ச்சி குறித்து விவாதிக்கிறது.

படம் 1: வெவ்வேறுவற்றின் செயல்திறன் ஒப்பீடுஒளியியல் மாடுலேட்டர்செருகல் இழப்பு, அலைவரிசை அகலம், மின் நுகர்வு, அளவு மற்றும் உற்பத்தித் திறன் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில், மென்படல லித்தியம் நையோபேட் (TFLN), III-V மின் உறிஞ்சல் பண்பேற்றிகள் (EAM), சிலிக்கான் அடிப்படையிலான மற்றும் பாலிமர் பண்பேற்றிகள் உள்ளிட்ட தொழில்நுட்பங்கள்.

பாரம்பரிய சிலிக்கான் அடிப்படையிலான எலக்ட்ரோ ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்கள் மற்றும் அவற்றின் வரம்புகள்

சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒளிமின் ஒளி பண்பேற்றிகள் பல ஆண்டுகளாக ஒளியியல் தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளின் அடிப்படையாக இருந்து வருகின்றன. பிளாஸ்மா சிதறல் விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்ட இத்தகைய சாதனங்கள், கடந்த 25 ஆண்டுகளில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம் கண்டு, தரவுப் பரிமாற்ற வேகத்தை மூன்று மடங்கு அதிகரித்துள்ளன. நவீன சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பண்பேற்றிகள், 224 Gb/s வரையிலான 4-நிலை துடிப்பு வீச்சு பண்பேற்றத்தை (PAM4) அடைய முடியும், மேலும் PAM8 பண்பேற்றத்தின் மூலம் 300 Gb/s-க்கும் அதிகமான வேகத்தையும் அடைய முடியும்.

இருப்பினும், சிலிக்கான் அடிப்படையிலான மாடுலேட்டர்கள், பொருளின் பண்புகளிலிருந்து உருவாகும் அடிப்படை வரம்புகளை எதிர்கொள்கின்றன. ஆப்டிகல் டிரான்ஸ்ஸீவர்களுக்கு 200+ ஜிகாபாட்-க்கும் அதிகமான பாட் விகிதங்கள் தேவைப்படும்போது, ​​இந்தச் சாதனங்களின் அலைவரிசையால் அந்தத் தேவையைப் பூர்த்தி செய்வது கடினமாகிறது. இந்த வரம்பு சிலிக்கானின் உள்ளார்ந்த பண்புகளிலிருந்து உருவாகிறது – அதிகப்படியான ஒளி இழப்பைத் தவிர்ப்பதற்கும், அதே நேரத்தில் போதுமான கடத்துத்திறனைப் பராமரிப்பதற்கும் இடையிலான சமநிலை, தவிர்க்க முடியாத சமரசங்களை உருவாக்குகிறது.

வளர்ந்து வரும் மாடுலேட்டர் தொழில்நுட்பம் மற்றும் பொருட்கள்

பாரம்பரிய சிலிக்கான் அடிப்படையிலான மாடுலேட்டர்களின் வரம்புகள், மாற்றுப் பொருட்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைப்புத் தொழில்நுட்பங்கள் குறித்த ஆராய்ச்சியைத் தூண்டியுள்ளன. மெல்லிய படல லித்தியம் நையோபேட், புதிய தலைமுறை மாடுலேட்டர்களுக்கான மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய தளங்களில் ஒன்றாக உருவெடுத்துள்ளது.மெல்லிய படல லித்தியம் நையோபேட் மின்-ஒளி பண்பேற்றிகள்மொத்த லித்தியம் நையோபேட்டின் சிறந்த பண்புகளைப் பெற்றிருப்பது, அவற்றுள் அடங்குபவை: அகன்ற ஒளிபுகும் சாளரம், பெரிய மின்-ஒளியியல் குணகம் (r33 = 31 pm/V), நேரியல் மின்கலம், கெர்ஸ் விளைவு பல அலைநீள வரம்புகளில் செயல்பட முடியும்.

மெல்லிய படல லித்தியம் நையோபேட் தொழில்நுட்பத்தில் ஏற்பட்டுள்ள சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள், ஒரு சேனலுக்கு வினாடிக்கு 1.96 டெராபைட் (Tb/s) தரவு விகிதத்துடன் 260 ஜிகாபாட் (Gbaud) வேகத்தில் இயங்கும் ஒரு மாடுலேட்டர் உட்பட, குறிப்பிடத்தக்க முடிவுகளைத் தந்துள்ளன. இந்தத் தளம், CMOS-இணக்கமான இயக்க மின்னழுத்தம் மற்றும் 100 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் (GHz) 3-டெசிபெல் (3-dB) அலைவரிசை அகலம் போன்ற தனித்துவமான நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது.

வளர்ந்து வரும் தொழில்நுட்ப பயன்பாடு

மின் ஒளியியல் பண்பேற்றிகளின் வளர்ச்சியானது, பல துறைகளில் உருவாகி வரும் பயன்பாடுகளுடன் நெருங்கிய தொடர்புடையது. செயற்கை நுண்ணறிவு மற்றும் தரவு மையங்கள் துறையில்,அதிவேக மாடுலேட்டர்கள்அடுத்த தலைமுறை இடை இணைப்புகளுக்கு இவை முக்கியமானவை, மேலும் செயற்கை நுண்ணறிவு கணினிப் பயன்பாடுகள் 800G மற்றும் 1.6T செருகக்கூடிய டிரான்ஸ்ஸீவர்களுக்கான தேவையைத் தூண்டுகின்றன. மாடுலேட்டர் தொழில்நுட்பம் பின்வருவனவற்றிற்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது: குவாண்டம் தகவல் செயலாக்கம், நியூரோமார்பிக் கணினி, அதிர்வெண் பண்பேற்றப்பட்ட தொடர் அலை (FMCW), லிடார், மைக்ரோவேவ் ஃபோட்டான் தொழில்நுட்பம்.

குறிப்பாக, மெல்லிய படல லித்தியம் நையோபேட் மின்-ஒளி பண்பேற்றிகள், ஒளியியல் கணக்கீட்டுச் செயலாக்க இயந்திரங்களில் வலிமையைக் காட்டுகின்றன. அவை, இயந்திரக் கற்றல் மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவுப் பயன்பாடுகளை விரைவுபடுத்தும் வேகமான, குறைந்த ஆற்றல் பண்பேற்றத்தை வழங்குகின்றன. இத்தகைய பண்பேற்றிகள் குறைந்த வெப்பநிலையிலும் செயல்படக்கூடியவை மற்றும் மீக்கடத்தித் தொடர்களில் உள்ள குவாண்டம்-செவ்வியல் இடைமுகங்களுக்கும் பொருத்தமானவை.

அடுத்த தலைமுறை எலக்ட்ரோ ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்களின் வளர்ச்சியானது பல முக்கிய சவால்களை எதிர்கொள்கிறது: உற்பத்திச் செலவு மற்றும் அளவு: மென்படல லித்தியம் நையோபேட் மாடுலேட்டர்கள் தற்போது 150 மிமீ வேஃபர் உற்பத்திக்கு மட்டுமே வரையறுக்கப்பட்டுள்ளன, இதன் விளைவாக செலவுகள் அதிகமாகின்றன. படலத்தின் சீரான தன்மையையும் தரத்தையும் பராமரிக்கும் அதே வேளையில், தொழில்துறை வேஃபரின் அளவை விரிவுபடுத்த வேண்டும். ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் இணை-வடிவமைப்பு: இதன் வெற்றிகரமான வளர்ச்சிஉயர் செயல்திறன் மாடுலேட்டர்கள்ஒளியியல் மின்னணுவியல் மற்றும் மின்னணு சில்லு வடிவமைப்பாளர்கள், EDA வழங்குநர்கள், அச்சுகள் மற்றும் பேக்கேஜிங் நிபுணர்களின் ஒத்துழைப்பை உள்ளடக்கிய விரிவான கூட்டு-வடிவமைப்புத் திறன்கள் தேவைப்படுகின்றன. உற்பத்திச் சிக்கல்தன்மை: மேம்பட்ட CMOS மின்னணுவியலைக் காட்டிலும் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒளியியல் மின்னணுவியல் செயல்முறைகள் சிக்கல் குறைந்தவையாக இருந்தாலும், நிலையான செயல்திறனையும் விளைச்சலையும் அடைவதற்கு குறிப்பிடத்தக்க நிபுணத்துவமும் உற்பத்திச் செயல்முறை மேம்படுத்தலும் தேவைப்படுகின்றன.

செயற்கை நுண்ணறிவு வளர்ச்சி மற்றும் புவிசார் அரசியல் காரணிகளால் உந்தப்பட்டு, இத்துறை உலகெங்கிலும் உள்ள அரசாங்கங்கள், தொழில்துறை மற்றும் தனியார் துறையிடமிருந்து அதிகரித்த முதலீடுகளைப் பெற்று வருகிறது. இது கல்வித்துறைக்கும் தொழில்துறைக்கும் இடையே ஒத்துழைப்பிற்கான புதிய வாய்ப்புகளை உருவாக்குவதோடு, புத்தாக்கத்தை விரைவுபடுத்தும் என்றும் உறுதியளிக்கிறது.