Modulatore elettro-otticu d'alta velocità di tantalate di litiu (LTOI).

Lithium tantalate (LTOI) alta velocitàmodulatore elettro-otticu

U trafficu di dati glubale cuntinueghja à cresce, guidatu da l'adopzione generalizata di e tecnulugia novi cum'è 5G è intelligenza artificiale (AI), chì pone sfide significativu per i transceivers à tutti i livelli di rete ottiche. In particulare, a tecnulugia di modulatore elettro-otticu di a prossima generazione richiede un aumentu significativu di i tassi di trasferimentu di dati à 200 Gbps in un canale unicu mentre riduce u cunsumu d'energia è i costi. In l'ultimi anni, a tecnulugia di fotonica di siliciu hè stata largamente usata in u mercatu di transceiver otticu, principalmente per u fattu chì a fotonica di siliciu pò esse prodotta in massa cù u prucessu CMOS maturu. Tuttavia, i modulatori elettro-ottici SOI chì si basanu nantu à a dispersione di u trasportatore affrontanu grandi sfide in larghezza di banda, cunsumu d'energia, assorbimentu di trasportatore liberu è non linearità di modulazione. Altre rotte tecnologiche in l'industria includenu InP, thin film lithium niobate LNOI, polimeri elettro-ottici, è altre soluzioni d'integrazione eterogenee multi-piattaforma. LNOI hè cunsideratu cum'è a suluzione chì pò ottene u megliu rendimentu in ultra-alta velocità è modulazione di bassa putenza, in ogni modu, attualmente hà alcune sfide in quantu à u prucessu di pruduzzioni di massa è u costu. Recentemente, a squadra hà lanciatu una piattaforma fotonica integrata di tantalato di litio (LTOI) cù eccellenti proprietà fotoelettriche è una fabricazione à grande scala, chì hè prevista per currisponde à o ancu superà a prestazione di niobate di litio è piattaforme ottiche di siliciu in parechje applicazioni. Tuttavia, finu à avà, u dispusitivu core dicumunicazione ottica, u modulatore elettro-otticu ultra-alta velocità, ùn hè micca verificatu in LTOI.

In stu studiu, i circadori prima disignatu u modulatore elettro-otticu LTOI, a struttura di quale hè mostrata in Figura 1. Per mezu di u disignu di a struttura di ogni capa di tantalate di lithium nantu à l'insulator è i paràmetri di l'elettrodu di micru, a propagazione. corrispondenza di velocità di microonde è onda di luce in umodulatore elettro-otticuhè realizatu. In quantu à riduce a perdita di l'elettrodu di micru, i circadori in stu travagliu per a prima volta pruposti l'usu di l'argentu cum'è un materiale di l'elettrodu cù una conducibilità megliu, è l'elettrodu d'argentu hè statu dimustratu per riduce a perdita di u micru à 82% cumparatu cù elettrodu d'oru largamente usatu.

FIG. 1 Struttura di modulatore elettro-otticu LTOI, cuncepimentu di cuncordanza di fasi, prova di perdita di l'elettrodu di microonde.

FIG. 2 mostra l'apparechju sperimentale è i risultati di u modulatore elettro-otticu LTOI perintensità modulatarilevazione diretta (IMDD) in sistemi di cumunicazione otticu. L'esperimenti mostranu chì u modulatore elettro-otticu LTOI pò trasmette segnali PAM8 à un ritmu di signu di 176 GBd cù un BER misuratu di 3.8 × 10⁻² sottu à u limitu di 25% SD-FEC. Per i dui 200 GBd PAM4 è 208 GBd PAM2, BER era significativamente più bassu di u limitu di 15% SD-FEC è 7% HD-FEC. I risultati di a prova di l'ochju è di l'histogramma in a Figura 3 dimustranu visualmente chì u modulatore elettro-otticu LTOI pò esse usatu in sistemi di cumunicazione à alta velocità cù alta linearità è bassa rata di errore di bit.

FIG. 2 Esperimentu cù u modulatore elettro-otticu LTOI perIntensità modulataRilevazione diretta (IMDD) in u sistema di cumunicazione otticu (a) dispusitivu sperimentale; (b) A rata d'errore di bit misurata (BER) di i signali PAM8 (rossu), PAM4 (verde) è PAM2 (blu) in funzione di a rata di segnu; (c) Tassa d'infurmazioni utili estratti (AIR, linea tratteggiata) è rata di dati netti assuciati (NDR, linea solida) per e misurazioni cù valori di freccia d'errore di bit sottu à u limitu 25% SD-FEC; (d) Eye maps è istogrammi statistichi sottu modulazione PAM2, PAM4, PAM8.

Stu travagliu mostra u primu modulatore elettro-otticu LTOI d'alta velocità cù una larghezza di banda di 3 dB di 110 GHz. In l'esperimenti di trasmissione IMDD di rilevazione diretta di modulazione di intensità, u dispusitivu ottene una velocità di dati netti di trasportatore unicu di 405 Gbit / s, chì hè paragunabile à u megliu rendimentu di e plataforme elettro-ottiche esistenti cum'è LNOI è modulatori di plasma. In u futuru, usendu più cumplessuModulator IQdisinni o tecnichi di currezzione d'errore di signali più avanzati, o utilizendu sustrati di perdita di microonde più bassi, cum'è substrati di quartz, i dispusitivi di tantalate di lithium sò previsti per ottene ritmi di cumunicazione di 2 Tbit / s o più altu. Cumminatu cù i vantaghji specifichi di LTOI, cum'è a birefringenza più bassa è l'effettu di scala per via di a so applicazione generalizata in altri mercati di filtri RF, a tecnulugia di fotonica di tantalate di litiu furnisce solu suluzioni à pocu costu, bassa putenza è ultra-alta velocità per l'alta generazione di prossima generazione. -reti di cumunicazione ottica di velocità è sistemi di fotonica à microonde.