Lithium tantalate (LTOI) Tốc độ caoBộ điều biến quang điện
Lưu lượng dữ liệu toàn cầu tiếp tục phát triển, được thúc đẩy bởi việc áp dụng rộng rãi các công nghệ mới như 5G và Trí tuệ nhân tạo (AI), đặt ra những thách thức đáng kể đối với bộ thu phát ở tất cả các cấp của mạng quang. Cụ thể, công nghệ điều biến quang điện thế hệ tiếp theo đòi hỏi sự gia tăng đáng kể về tốc độ truyền dữ liệu lên 200 Gbps trong một kênh duy nhất trong khi giảm mức tiêu thụ năng lượng và chi phí. Trong vài năm qua, công nghệ quang tử silicon đã được sử dụng rộng rãi trong thị trường bộ thu phát quang, chủ yếu là do thực tế là quang tử silicon có thể được sản xuất hàng loạt bằng cách sử dụng quy trình CMOS trưởng thành. Tuy nhiên, các bộ điều biến quang điện SOI dựa vào sự phân tán của sóng mang phải đối mặt với những thách thức lớn trong băng thông, tiêu thụ năng lượng, hấp thụ sóng mang tự do và điều chế phi tuyến. Các tuyến công nghệ khác trong ngành bao gồm INP, LNOI lnoi màng mỏng, polyme quang điện và các giải pháp tích hợp không đồng nhất đa nền tảng khác. LNOI được coi là giải pháp có thể đạt được hiệu suất tốt nhất trong tốc độ cực cao và điều chế công suất thấp, tuy nhiên, hiện tại nó có một số thách thức về quy trình sản xuất hàng loạt và chi phí. Gần đây, nhóm nghiên cứu đã ra mắt một nền tảng quang tử tích hợp của bộ phim Lithium tantalate (LTOI) với các đặc tính quang điện tuyệt vời và sản xuất quy mô lớn, dự kiến sẽ phù hợp hoặc thậm chí vượt quá hiệu suất của các nền tảng quang học lithium niobate và silicon trong nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, cho đến bây giờ, thiết bị cốt lõi củagiao tiếp quang học, Bộ điều biến quang điện cực kỳ cao, chưa được xác minh trong LTOI.
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu lần đầu tiên thiết kế bộ điều biến quang điện LTOI, cấu trúc của nó được thể hiện trong Hình 1. Thông qua thiết kế cấu trúc của từng lớp lithium tantalate trên chất cách điện và các thông số của điện cực vi sóng, tốc độ lan truyền của vi sóng và sóng ánh sáng trong lớpBộ điều biến quang điệnđược nhận ra. Về mặt giảm mất điện cực vi sóng, lần đầu tiên các nhà nghiên cứu trong công việc này đề xuất sử dụng bạc làm vật liệu điện cực có độ dẫn tốt hơn và điện cực bạc được chứng minh là làm giảm tổn thất vi sóng xuống 82% so với điện cực vàng được sử dụng rộng rãi.
QUẢ SUNG. Cấu trúc điều chế quang điện 1 LTOI, Thiết kế khớp pha, Kiểm tra mất điện cực vi sóng.
QUẢ SUNG. 2 cho thấy thiết bị thử nghiệm và kết quả của bộ điều biến quang điện LTOI chocường độ điều chếPhát hiện trực tiếp (IMDD) trong các hệ thống truyền thông quang học. Các thí nghiệm cho thấy bộ điều biến quang điện LTOI có thể truyền tín hiệu PAM8 với tốc độ ký hiệu 176 GBD với BER đo được là 3,8 × 10⁻² dưới ngưỡng 25% SD-FEC. Đối với cả 200 GBD PAM4 và 208 GBD PAM2, BER thấp hơn đáng kể so với ngưỡng 15% SD-FEC và 7% HD-FEC. Kiểm tra mắt và biểu đồ dẫn đến hình 3 chứng minh trực quan rằng bộ điều biến quang điện LTOI có thể được sử dụng trong các hệ thống giao tiếp tốc độ cao với độ tuyến tính cao và tốc độ lỗi bit thấp.
QUẢ SUNG. 2 Thí nghiệm sử dụng bộ điều biến quang điện LTOI choCường độ điều chếPhát hiện trực tiếp (IMDD) trong hệ thống truyền thông quang học (a) thiết bị thử nghiệm; . . (d) Bản đồ mắt và biểu đồ thống kê theo điều chế PAM2, PAM4, PAM8.
Công trình này cho thấy bộ điều biến quang điện LTOI tốc độ cao đầu tiên với băng thông 3 dB là 110 GHz. Trong điều chế cường độ phát hiện trực tiếp các thí nghiệm truyền IMDD, thiết bị đạt được một tốc độ dữ liệu ròng của chất mang duy nhất là 405 Gbit/s, tương đương với hiệu suất tốt nhất của các nền tảng quang điện hiện có như LNOI và bộ điều biến plasma. Trong tương lai, sử dụng phức tạp hơnBộ điều biến IQThiết kế hoặc các kỹ thuật hiệu chỉnh lỗi tín hiệu tiên tiến hơn hoặc sử dụng các chất nền mất vi sóng thấp hơn như chất nền thạch anh, các thiết bị lithium tantalate dự kiến sẽ đạt được tốc độ liên lạc từ 2 tbit/s trở lên. Kết hợp với các ưu điểm cụ thể của LTOI, chẳng hạn như giảm khả năng lưỡng chiết thấp hơn và hiệu ứng quy mô do ứng dụng rộng rãi của nó trong các thị trường lọc RF khác, công nghệ photonics lithium tantalate sẽ cung cấp các giải pháp truyền thông quang điện năng tốc độ cao và chi phí thấp.
Thời gian đăng: Dec-11-2024