ලිතියම් ටැන්ටලේට් (LTOI) අධික වේගයවිද්යුත් දෘෂ්ටි මොඩියුලේටරය
5G සහ කෘත්‍රිම බුද්ධිය (AI) වැනි නව තාක්‍ෂණයන් පුළුල් ලෙස භාවිතා කිරීම මගින් ගෝලීය දත්ත ගමනාගමනය අඛණ්ඩව වර්ධනය වේ, එය දෘශ්‍ය ජාලවල සියලුම මට්ටම්වල සම්ප්‍රේෂකයන්ට සැලකිය යුතු අභියෝග මතු කරයි. විශේෂයෙන්ම, ඊළඟ පරම්පරාවේ විද්‍යුත් දෘෂ්ය මොඩියුලේටර් තාක්‍ෂණයට බලශක්ති පරිභෝජනය සහ පිරිවැය අඩු කරන අතරම එක් නාලිකාවක දත්ත හුවමාරු අනුපාතයන් 200 Gbps දක්වා සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි කිරීම අවශ්‍ය වේ. පසුගිය වසර කිහිපය තුළ, සිලිකන් ෆෝටෝනික්ස් තාක්‍ෂණය දෘශ්‍ය සම්ප්‍රේෂක වෙළඳපොලේ බහුලව භාවිතා වී ඇති අතර, ප්රධාන වශයෙන් පරිණත CMOS ක්‍රියාවලිය භාවිතයෙන් සිලිකන් ෆෝටෝනික්ස් මහා පරිමාණයෙන් නිෂ්පාදනය කළ හැකි බැවිනි. කෙසේ වෙතත්, වාහක විසුරුම මත රඳා පවතින SOI විද්‍යුත් දෘෂ්ය මොඩියුලේටර් කලාප පළල, බල පරිභෝජනය, නිදහස් වාහක අවශෝෂණය සහ මොඩියුලේෂන් රේඛීය නොවන බවට විශාල අභියෝගවලට මුහුණ දෙයි. කර්මාන්තයේ අනෙකුත් තාක්ෂණික මාර්ග අතරට InP, තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් LNOI, විද්‍යුත් දෘශ්‍ය බහු අවයවක සහ අනෙකුත් බහු-වේදිකා විෂමජාතීය ඒකාබද්ධතා විසඳුම් ඇතුළත් වේ. LNOI යනු අධි-අධිවේගී සහ අඩු බල මොඩියුලේෂන් හි හොඳම කාර්ය සාධනය ලබා ගත හැකි විසඳුම ලෙස සැලකේ, කෙසේ වෙතත්, මහා පරිමාණ නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය සහ පිරිවැය අනුව එයට දැනට යම් අභියෝග තිබේ. මෑතකදී, කණ්ඩායම බොහෝ යෙදුම්වල ලිතියම් නයෝබේට් සහ සිලිකන් ඔප්ටිකල් වේදිකා වල ක්‍රියාකාරිත්වයට ගැලපෙන හෝ ඉක්මවා යාමට අපේක්ෂා කරන විශිෂ්ට ප්‍රකාශ විද්‍යුත් ගුණාංග සහ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදන සහිත තුනී පටල ලිතියම් ටැන්ටලේට් (LTOI) ඒකාබද්ධ ෆෝටෝනික් වේදිකාවක් දියත් කරන ලදී. කෙසේ වෙතත්, මේ දක්වා, ප්රධාන උපාංගයදෘශ්ය සන්නිවේදනය, අතිශය අධිවේගී විද්‍යුත් දෘශ්‍ය මොඩියුලේටරය, LTOI තුළ සත්‍යාපනය කර නොමැත.
මෙම අධ්‍යයනයේ දී පර්යේෂකයන් විසින් ප්‍රථමයෙන් නිර්මාණය කරන ලද්දේ LTOI විද්‍යුත් දෘෂ්ය මොඩියුලේටරය වන අතර එහි ව්‍යුහය රූප සටහන 1 හි පෙන්වා ඇත. පරිවාරකයේ ලිතියම් ටැන්ටලේට් එක් එක් ස්ථරයේ ව්‍යුහය සැලසුම් කිරීම සහ මයික්‍රෝවේව් ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ පරාමිතීන් හරහා ප්‍රචාරණය මයික්‍රෝවේව්වේ සහ ආලෝක තරංගයේ වේගය ගැලපීමවිද්යුත් දෘෂ්ය මොඩියුලේටරයඅවබෝධ වේ. මයික්‍රෝවේව් ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ අලාභය අඩු කිරීම සම්බන්ධයෙන්, මෙම කාර්යයේ පර්යේෂකයන් ප්‍රථම වරට වඩා හොඳ සන්නායකතාවක් සහිත ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍යයක් ලෙස රිදී භාවිතා කිරීමට යෝජනා කළ අතර රිදී ඉලෙක්ට්රෝඩය මයික්‍රෝවේව් අලාභය 82% දක්වා අඩු කරන බව පෙන්නුම් කළේය. බහුලව භාවිතා වන රන් ඉලෙක්ට්රෝඩය.
රූපය. 1 LTOI විද්‍යුත් දෘෂ්ය මොඩියුලේටර ව්‍යුහය, අදියර ගැලපුම් සැලසුම, මයික්‍රෝවේව් ඉලෙක්ට්‍රෝඩ නැතිවීමේ පරීක්ෂණය.
රූපය. 2 සඳහා LTOI ඉලෙක්ට්‍රෝ ඔප්ටික් මොඩියුලේටරයේ පර්යේෂණාත්මක උපකරණ සහ ප්‍රතිඵල පෙන්වයිතීව්රතාවය මොඩියුලේටඩ්දෘශ්‍ය සන්නිවේදන පද්ධතිවල සෘජු හඳුනාගැනීම (IMDD). අත්හදා බැලීම්වලින් පෙන්නුම් කරන්නේ LTOI විද්‍යුත් දෘෂ්ටි මොඩියුලේටරයට PAM8 සංඥා 176 GBd සංඥා අනුපාතයකින් 25% SD-FEC සීමාවට පහළින් 3.8×10⁻² මනින ලද BER සමඟ සම්ප්‍රේෂණය කළ හැකි බවයි. 200 GBd PAM4 සහ 208 GBd PAM2 යන දෙකම සඳහා, BER 15% SD-FEC සහ 7% HD-FEC හි සීමාවට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස අඩු විය. රූප සටහන 3 හි අක්ෂි සහ හිස්ටෝග්‍රෑම් පරීක්ෂණ ප්‍රතිඵල දෘශ්‍ය ලෙස පෙන්නුම් කරන්නේ LTOI විද්‍යුත් දෘෂ්ටි මොඩියුලේටරය ඉහළ රේඛීය සහ අඩු බිටු දෝෂ අනුපාතයක් සහිත අධිවේගී සන්නිවේදන පද්ධතිවල භාවිතා කළ හැකි බවයි.
රූපය. 2 සඳහා LTOI විද්‍යුත් දෘෂ්ය මොඩියුලේටරය භාවිතා කරමින් අත්හදා බලන්නතීව්‍රතාවය මොඩියුලේට් කර ඇතදෘශ්‍ය සන්නිවේදන පද්ධතියේ (අ) පර්යේෂණාත්මක උපාංගයේ සෘජු අනාවරණය (IMDD); (ආ) PAM8(රතු), PAM4(කොළ) සහ PAM2(නිල්) සංඥා වල මනින ලද බිටු දෝෂ අනුපාතය (BER) සංඥා අනුපාතයේ ශ්‍රිතයක් ලෙස; (ඇ) 25% SD-FEC සීමාවට වඩා අඩු බිටු-දෝෂ අනුපාත අගයන් සහිත මිනුම් සඳහා උපුටා ගත් භාවිත කළ හැකි තොරතුරු අනුපාතය (AIR, ඉරි රේඛාව) සහ ආශ්‍රිත ශුද්ධ දත්ත අනුපාතය (NDR, ඝන රේඛාව); (d) PAM2, PAM4, PAM8 මොඩියුලේෂන් යටතේ අක්ෂි සිතියම් සහ සංඛ්‍යාන හිස්ටෝග්‍රෑම්.
මෙම කාර්යය 110 GHz 3 dB කලාප පළලක් සහිත පළමු අධිවේගී LTOI විද්‍යුත් දෘශ්‍ය මොඩියුලේටරය පෙන්නුම් කරයි. තීව්‍රතා මොඩියුලේෂන් සෘජු හඳුනාගැනීමේ IMDD සම්ප්‍රේෂණ පරීක්ෂණවලදී, උපාංගය LNOI සහ ප්ලාස්මා මොඩියුලේටර් වැනි දැනට පවතින විද්‍යුත් දෘශ්‍ය වේදිකා වල හොඳම ක්‍රියාකාරීත්වය හා සැසඳිය හැකි 405 Gbit/s ක තනි වාහක ශුද්ධ දත්ත අනුපාතයක් ලබා ගනී. අනාගතයේදී, වඩාත් සංකීර්ණ භාවිතා කිරීමIQ මොඩියුලේටරයසැලසුම් හෝ වැඩි දියුණු සංඥා දෝෂ නිවැරදි කිරීමේ ශිල්පීය ක්‍රම, හෝ ක්වාර්ට්ස් උපස්ථර වැනි අඩු මයික්‍රෝවේව් අලාභ උපස්ථර භාවිතා කිරීම, ලිතියම් ටැන්ටලේට් උපාංග 2 Tbit/s හෝ ඊට වැඩි සන්නිවේදන අනුපාතයක් ලබා ගැනීමට අපේක්ෂා කෙරේ. අනෙකුත් RF ෆිල්ටර් වෙලඳපොලවල එහි පුලුල්ව පැතිරී ඇති යෙදුම හේතුවෙන් අඩු birefringence සහ පරිමාණ ආචරණය වැනි LTOI හි නිශ්චිත වාසි සමඟ ඒකාබද්ධව, lithium tantalate photonics තාක්‍ෂණය ඊළඟ පරම්පරාවේ ඉහළ සඳහා අඩු වියදම්, අඩු බලය සහ අතිශය අධිවේගී විසඳුම් ලබා දෙනු ඇත. - වේග දෘශ්‍ය සන්නිවේදන ජාල සහ මයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝනික්ස් පද්ධති.
පසු කාලය: දෙසැම්බර්-11-2024