העתיד של מודולטורים אופטיים אלקטרו

העתיד שלמודולטורים אופטיים אלקטרו

מודולטורים אלקטרוניים אופטיים ממלאים תפקיד מרכזי במערכות אופטו -אלקטרוניות מודרניות, וממלאות תפקיד חשוב בתחומים רבים מתקשורת למחשוב קוונטי על ידי ויסות תכונות האור. מאמר זה דן במעמד הנוכחי, בפריצה האחרונה ובפיתוח עתידי של טכנולוגיית מודולטור אלקטרו אופטי

איור 1: השוואת ביצועים של שונהמודולטור אופטיטכנולוגיות, כולל סרטים דקים ליתיום ניובאט (TFLN), מודולי ספיגה חשמלית III-V (EAM), מודולטורים מבוססי סיליקון ופולימר מבחינת אובדן הכניסה, רוחב פס, צריכת חשמל, גודל ויכולת ייצור.

מודולטורים אלקטרו אופטיים מבוססי סיליקון מסורתיים והמגבלות שלהם

מודולי אור פוטואלקטרי מבוסס סיליקון היו הבסיס למערכות תקשורת אופטיות מזה שנים רבות. בהתבסס על אפקט פיזור הפלזמה, מכשירים כאלה התקדמו מדהימים במהלך 25 ​​השנים האחרונות, והגדילו את שיעורי העברת הנתונים בשלושה סדרי גודל. מודולטורים מודרניים מבוססי סיליקון יכולים להשיג אפנון משרעת דופק עם 4 דרגות (PAM4) של עד 224 ג'יגה-בייט/ש ', ואפילו יותר מ- 300 ג'יגה-בייט/ש' עם אפנון PAM8.

עם זאת, מודולטורים מבוססי סיליקון מתמודדים עם מגבלות בסיסיות הנובעות מתכונות חומר. כאשר משדרים אופטיים דורשים שיעורי BAUD של יותר מ- 200+ GBAUD, קשה לרוחב הפס של מכשירים אלה לעמוד בביקוש. מגבלה זו נובעת מהתכונות המובנות של סיליקון - האיזון של הימנעות מאובדן אור מוגזם תוך שמירה על מוליכות מספקת יוצרת פיצויים בלתי נמנעים.

טכנולוגיית מודולטור מתעוררת וחומרים

המגבלות של מודולטורים מסורתיים מבוססי סיליקון הניעו מחקר על חומרים אלטרנטיביים וטכנולוגיות אינטגרציה. סרט דק ליתיום ניובאט הפך לאחת הפלטפורמות המבטיחות ביותר לדור חדש של מודולטורים.סרט דק ליתיום ניובאט אלקטרו-אופטיירש את המאפיינים המצוינים של ליתיום ניובאט בתפזורת, כולל: חלון שקוף רחב, מקדם אלקטרו אופטי גדול (R33 = 31 בערב/V) אפקט קרס תאים ליניאריים יכול לפעול בטווחים אורך גל מרובים

ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית ליתיום ניובאט של הסרט הדק הניבה תוצאות מדהימות, כולל מודולטור הפועל ב 260 GBAUD עם שיעורי נתונים של 1.96 TB/S לערוץ. לפלטפורמה יתרונות ייחודיים כמו מתח כונן תואם CMOS ורוחב פס 3-DB של 100 ג'יגה הרץ.

יישום טכנולוגי מתעורר

פיתוח מודולטורים אלקטרוניים אופטיים קשור קשר הדוק ליישומים מתעוררים בתחומים רבים. בתחום מרכזי הבינה המלאכותית והנתונים,מודולטורים במהירות גבוההחשובים לדור הבא של חיבורים, ויישומי מחשוב AI מניעים את הביקוש למשדרים הניתנים לחיבור 800 גרם ו- 1.6T. טכנולוגיית המודולטור מיושמת גם על: עיבוד מידע קוונטי לעיבוד תדר מחשוב נוירומורפי

בפרט, מודולטורים אלקטרו-אופטיים של סרטים דקים ליתיום ניובאט מראים כוח במנועי עיבוד חישוביים אופטיים, ומספקים אפנון מהיר בעל כוח נמוך המאיץ את למידת המכונה ויישומי הבינה המלאכותית. מודולטורים כאלה יכולים לפעול גם בטמפרטורות נמוכות ומתאימים לממשקים קוונטיים-קלאסיים בקווים מוליכים-על.

פיתוח מודולי אופטי אלקטרו אופטיים מהדור הבא עומד בפני מספר אתגרים עיקריים: עלות ייצור וקנה מידה: מודולי ליתיום ניובאט דק-סרטים מוגבלים כיום לייצור רקיק של 150 מ"מ, וכתוצאה מכך עלויות גבוהות יותר. התעשייה צריכה להרחיב את גודל הוופל תוך שמירה על אחידות ואיכות הסרטים. אינטגרציה ועיצוב משותף: פיתוח מוצלח שלמודולטורים בעלי ביצועים גבוהיםדורש יכולות מקיפות של עיצוב משותף, הכוללות שיתוף פעולה של מעצבי אופטואלקטרוניקה ואלקטרוניקה, ספקי EDA, מזרקות ומומחי אריזה. מורכבות ייצור: בעוד שתהליכי האופטואלקטרוניקה מבוססי סיליקון מורכבים פחות מאלקטרוניקה CMOS מתקדמת, השגת ביצועים ותשואה יציבים דורשת מומחיות משמעותית ואופטימיזציה של תהליכי ייצור.

המונע על ידי בום AI וגורמים גיאו -פוליטיים, התחום מקבל השקעה מוגברת מממשלות, התעשייה והמגזר הפרטי ברחבי העולם, ויוצר הזדמנויות חדשות לשיתוף פעולה בין אקדמיה לתעשייה ומבטיח להאיץ חדשנות.