Бъдещето на електро оптичните модулатори

Бъдещето наЕлектро оптични модулатори

Електроптичните модулатори играят централна роля в съвременните оптоелектронни системи, играейки важна роля в много области от комуникацията до квантовите изчисления, като регулират свойствата на светлината. Този документ обсъжда текущия статус, най -новият пробив и бъдещото развитие на технологията на електро оптичния модулатор

Фигура 1: Сравнение на производителността на различниоптичен модулаторТехнологии, включително тънък филмов литиев Niobate (TFLN), III-V електрически абсорбционни модулатори (EAM), силициеви и полимерни модулатори по отношение на загуба на вмъкване, честотна лента, консумация на енергия, размер и производствен капацитет.

Традиционни силиконови базирани електро оптични модулатори и техните ограничения

Фотоелектрическите светлинни модулатори на базата на силиций са в основата на системите за оптична комуникация в продължение на много години. Въз основа на ефекта на плазмената дисперсия, подобни устройства постигнаха забележителен напредък през последните 25 години, увеличавайки скоростта на трансфер на данни с три порядъка. Съвременните модулатори на базата на силиций могат да постигнат амплитудна амплитудна модулация на 4 нива (PAM4) до 224 Gb/s и дори повече от 300 Gb/s с PAM8 модулация.

Въпреки това, модулаторите на базата на силиций са изправени пред основни ограничения, произтичащи от свойствата на материала. Когато оптичните приемо -предаватели изискват проценти на предаване над 200+ GBAUD, честотната лента на тези устройства е трудно да се отговори на търсенето. Това ограничение произтича от присъщите свойства на силиций - балансът на избягване на прекомерна загуба на светлина, като същевременно поддържа достатъчна проводимост, създава неизбежни компромиси.

Възникващи технологии и материали за модулатор

Ограниченията на традиционните модулатори, базирани на силиций, доведоха до изследване на алтернативни материали и технологии за интеграция. Thin Film Lithium Niobate се превърна в една от най -обещаващите платформи за ново поколение модулатори.Литий с тънък филм Niobate електрооптични модулаториНаследете отличните характеристики на насипния литиев niobate, включително: широк прозрачен прозорец, голям електрооптичен коефициент (R33 = 31 pm/v) линеен клетъчен KERR ефект може да работи в множество дължини на вълната

Последните постижения в технологията с тънък филм Niobate дадоха забележителни резултати, включително модулатор, работещ на 260 GBAUD със скорост на данни от 1,96 TB/S на канал. Платформата има уникални предимства като съвместимо с CMOS напрежение на задвижването и 3-dB честотна лента от 100 GHz.

Възникващо приложение на технологията

Разработването на електро -оптични модулатори е тясно свързано с нововъзникващите приложения в много области. В областта на центровете за изкуствен интелект и данни,Високоскоростни модулаториса важни за следващото поколение взаимовръзки, а приложенията за изчисления на AI задвижват търсенето на 800 g и 1.6tпулващи транссивъри. Технологията на модулатора също се прилага към: Квантова обработка на информация Невроморфна изчислителна честотна модулирана непрекъсната вълна (FMCW) LIDAR MICROWAVE PHOTON Технология

По-специално, тънките филмови литиеви електрооптични модулатори показват здравина в оптичните изчислителни двигатели за обработка, осигурявайки бърза модулация с ниска мощност, която ускорява машинното обучение и приложенията за изкуствен интелект. Такива модулатори също могат да работят при ниски температури и са подходящи за квантово-класически интерфейси в свръхпроводящи линии.

Разработването на електро-оптични модулатори от следващо поколение е изправено пред няколко основни предизвикателства: производствените разходи и мащаб: литиеви модулатори с тънък филм Niobate понастоящем са ограничени до 150 mm производство на вафли, което води до по-високи разходи. Индустрията трябва да разшири размера на вафлите, като същевременно поддържа еднаквост и качество на филма. Интеграция и съвместно проектиране: Успешното развитие наВисокопроизводителни модулаториИзисква всеобхватни възможности за съвместно проектиране, включващи сътрудничество на оптоелектроника и електронни дизайнери на чипове, доставчици на EDA, извори и експерти по опаковки. Сложност на производството: Докато процесите на оптоелектроника на базата на силиций са по-малко сложни от усъвършенстваната CMOS електроника, постигането на стабилна производителност и добив изисква значителна експертиза и оптимизация на процесите на производство.

Водена от AI бум и геополитически фактори, полето получава увеличени инвестиции от правителства, индустрия и частния сектор по целия свят, създавайки нови възможности за сътрудничество между академични среди и индустрия и обещаващи да ускорят иновациите.