Ang Hinaharap ng Electro Optical Modulators

Ang kinabukasan ngElectro Optical Modulators

Ang mga electro optic modulators ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa mga modernong sistema ng optoelectronic, na naglalaro ng isang mahalagang papel sa maraming larangan mula sa komunikasyon hanggang sa pag -compute ng dami sa pamamagitan ng pag -regulate ng mga katangian ng ilaw. Tinatalakay ng papel na ito ang kasalukuyang katayuan, pinakabagong tagumpay at pag -unlad ng hinaharap ng teknolohiya ng electro optic modulator

Larawan 1: Paghahambing sa Pagganap ng Iba't ibangOptical ModulatorAng mga teknolohiya, kabilang ang manipis na film lithium niobate (TFLN), III-V electrical absorption modulators (EAM), silikon-based at polymer modulators sa mga tuntunin ng pagkawala ng pagpasok, bandwidth, pagkonsumo ng kuryente, laki, at kapasidad ng pagmamanupaktura.

Ang tradisyunal na mga optic modulators na batay sa silikon at ang kanilang mga limitasyon

Ang mga modulators na naka-base na batay sa Silicon ay naging batayan ng mga optical system ng komunikasyon sa loob ng maraming taon. Batay sa epekto ng pagpapakalat ng plasma, ang mga nasabing aparato ay gumawa ng kamangha -manghang pag -unlad sa nakalipas na 25 taon, ang pagtaas ng mga rate ng paglilipat ng data sa pamamagitan ng tatlong mga order ng magnitude. Ang mga modernong modulators na batay sa silikon ay maaaring makamit ang 4-level na pulse amplitude modulation (PAM4) hanggang sa 224 GB/s, at kahit na higit sa 300 GB/s na may modulation ng PAM8.

Gayunpaman, ang mga modulators na batay sa silikon ay nahaharap sa mga pangunahing limitasyon na nagmumula sa mga materyal na katangian. Kapag ang mga optical transceiver ay nangangailangan ng mga rate ng baud na higit sa 200+ gbaud, ang bandwidth ng mga aparatong ito ay mahirap matugunan ang demand. Ang limitasyong ito ay nagmumula sa likas na katangian ng silikon - ang balanse ng pag -iwas sa labis na pagkawala ng ilaw habang pinapanatili ang sapat na kondaktibiti ay lumilikha ng hindi maiiwasang mga tradeoff.

Ang umuusbong na teknolohiya ng modulator at mga materyales

Ang mga limitasyon ng tradisyonal na mga modulators na batay sa silikon ay nagtulak ng pananaliksik sa mga alternatibong materyales at teknolohiya ng pagsasama. Ang manipis na film lithium niobate ay naging isa sa mga pinaka -promising platform para sa isang bagong henerasyon ng mga modulators.Manipis na film lithium niobate electro-optic modulatorsMagmamana ng mahusay na mga katangian ng bulk lithium niobate, kabilang ang: malawak na transparent window, malaking coefficient ng electro-optic (R33 = 31 pm/v) ang mga linear cell kerrs na epekto ay maaaring gumana sa maraming mga saklaw ng haba ng haba

Ang mga kamakailang pagsulong sa manipis na film lithium niobate na teknolohiya ay nagbunga ng mga kamangha -manghang mga resulta, kabilang ang isang modulator na nagpapatakbo sa 260 GBAUD na may mga rate ng data na 1.96 TB/s bawat channel. Ang platform ay may natatanging pakinabang tulad ng boltahe na katugma sa drive ng CMOS at 3-DB bandwidth na 100 GHz.

Ang umuusbong na aplikasyon ng teknolohiya

Ang pag -unlad ng mga electro optic modulators ay malapit na nauugnay sa mga umuusbong na aplikasyon sa maraming larangan. Sa larangan ng artipisyal na katalinuhan at mga sentro ng data,Mataas na bilis ng mga modulatorsay mahalaga para sa susunod na henerasyon ng mga magkakaugnay, at ang mga aplikasyon ng computing ng AI ay nagmamaneho ng demand para sa 800G at 1.6T pluggable transceiver. Ang Teknolohiya ng Modulator ay inilalapat din sa: Pagproseso ng Impormasyon sa Dami ng Neuromorphic Computing Frequency Modulated Patuloy na Wave (FMCW) Lidar Microwave Photon Technology

Sa partikular, ang manipis na film lithium Niobate electro-optic modulators ay nagpapakita ng lakas sa optical computational processing engine, na nagbibigay ng mabilis na mababang lakas na modulation na nagpapabilis sa pag-aaral ng makina at mga artipisyal na aplikasyon ng katalinuhan. Ang nasabing mga modulators ay maaari ring gumana sa mababang temperatura at angkop para sa mga interface na dami-klase sa mga linya ng superconducting.

Ang pag-unlad ng mga susunod na henerasyon na electro optic modulators ay nahaharap sa ilang mga pangunahing hamon: ang gastos sa produksyon at scale: ang manipis na film na lithium niobate modulators ay kasalukuyang limitado sa 150 mm wafer production, na nagreresulta sa mas mataas na gastos. Ang industriya ay kailangang palawakin ang laki ng wafer habang pinapanatili ang pagkakapareho at kalidad ng pelikula. Pagsasama at co-disenyo: Ang matagumpay na pag-unlad ngMga Modulator ng Mataas na PagganapNangangailangan ng komprehensibong mga kakayahan sa co-design, na kinasasangkutan ng pakikipagtulungan ng optoelectronics at electronic chip designer, EDA supplier, fount, at mga eksperto sa packaging. Ang pagiging kumplikado ng pagmamanupaktura: Habang ang mga proseso ng optoelectronics na batay sa silikon ay hindi gaanong kumplikado kaysa sa mga advanced na electronics ng CMOS, ang pagkamit ng matatag na pagganap at ani ay nangangailangan ng makabuluhang kadalubhasaan at pag-optimize ng proseso ng pagmamanupaktura.

Hinimok ng AI boom at geopolitical factor, ang patlang ay tumatanggap ng pagtaas ng pamumuhunan mula sa mga gobyerno, industriya at pribadong sektor sa buong mundo, na lumilikha ng mga bagong pagkakataon para sa pakikipagtulungan sa pagitan ng akademya at industriya at nangangako na mapabilis ang pagbabago.