Tantalatu di litiu (LTOI) à alta velocitàmodulatore elettro-otticu
U trafficu di dati mundiale cuntinueghja à cresce, guidatu da l'adopzione diffusa di nuove tecnulugie cum'è u 5G è l'intelligenza artificiale (IA), chì pone sfide significative per i transceiver à tutti i livelli di e rete ottiche. In particulare, a tecnulugia di modulatore elettro-otticu di prossima generazione richiede un aumentu significativu di e velocità di trasferimentu di dati à 200 Gbps in un unicu canale riducendu à tempu u cunsumu energeticu è i costi. In l'ultimi anni, a tecnulugia di fotonica di siliciu hè stata largamente aduprata in u mercatu di i transceiver ottici, principalmente per via di u fattu chì a fotonica di siliciu pò esse prodotta in massa utilizendu u prucessu CMOS maturu. Tuttavia, i modulatori elettro-ottici SOI chì si basanu nantu à a dispersione di i portanti affrontanu grandi sfide in termini di larghezza di banda, cunsumu energeticu, assorbimentu di portanti liberi è non linearità di modulazione. Altre vie tecnologiche in l'industria includenu InP, niobatu di litiu à film sottile LNOI, polimeri elettro-ottici è altre soluzioni di integrazione eterogenee multipiattaforma. LNOI hè cunsideratu cum'è a soluzione chì pò ottene e migliori prestazioni in modulazione à velocità ultra alta è bassa putenza, tuttavia, attualmente presenta alcune sfide in termini di prucessu di produzione di massa è costu. Recentemente, a squadra hà lanciatu una piattaforma fotonica integrata di tantalatu di litiu à film sottile (LTOI) cù eccellenti proprietà fotoelettriche è fabricazione à grande scala, chì si prevede chì currisponderà o ancu supererà e prestazioni di e piattaforme ottiche di niobatu di litiu è di siliciu in parechje applicazioni. Tuttavia, finu à avà, u dispusitivu principale dicumunicazione ottica, u modulatore elettrootticu à velocità ultra-alta, ùn hè statu verificatu in LTOI.
In questu studiu, i circadori anu prima cuncipitu u modulatore elettrootticu LTOI, a struttura di u quale hè mostrata in a Figura 1. Attraversu u disignu di a struttura di ogni stratu di tantalatu di litiu nantu à l'isolante è i parametri di l'elettrodu à microonde, a currispundenza di a velocità di propagazione di e microonde è di l'onda luminosa in umodulatore elettro-otticuhè realizatu. In termini di riduzione di a perdita di l'elettrodu à microonde, i circadori di questu travagliu anu prupostu per a prima volta l'usu di l'argentu cum'è materiale di elettrodu cù una migliore conducibilità, è hè statu dimustratu chì l'elettrodu d'argentu riduce a perdita di microonde à 82% paragunatu à l'elettrodu d'oru largamente utilizatu.
FIG. 1 Struttura di u modulatore elettro-otticu LTOI, cuncepimentu di currispundenza di fase, prova di perdita di l'elettrodu à microonde.
A FIG. 2 mostra l'apparecchiatura sperimentale è i risultati di u modulatore elettro-otticu LTOI perintensità modulatarilevazione diretta (IMDD) in sistemi di cumunicazione ottica. L'esperimenti mostranu chì u modulatore elettrootticu LTOI pò trasmette signali PAM8 à una velocità di segnu di 176 GBd cù un BER misuratu di 3,8 × 10⁻² sottu à a soglia di 25% SD-FEC. Per PAM4 da 200 GBd è PAM2 da 208 GBd, u BER era significativamente più bassu di a soglia di 15% SD-FEC è 7% HD-FEC. I risultati di i testi di l'ochju è di l'istogramma in a Figura 3 mostranu visivamente chì u modulatore elettrootticu LTOI pò esse adupratu in sistemi di cumunicazione à alta velocità cù alta linearità è bassa velocità di errore di bit.
FIG. 2 Esperimentu cù u modulatore elettro-otticu LTOI perIntensità modulataRilevazione Diretta (IMDD) in u sistema di cumunicazione ottica (a) dispusitivu sperimentale; (b) U tassu d'errore di bit (BER) misuratu di i signali PAM8 (rossu), PAM4 (verde) è PAM2 (blu) in funzione di u tassu di segnu; (c) Tassu d'infurmazione utilizabile estratta (AIR, linea tratteggiata) è u tassu di dati nettu assuciatu (NDR, linea continua) per e misurazioni cù valori di tassu d'errore di bit inferiori à u limite SD-FEC di 25%; (d) Mappe oculari è istogrammi statistici sottu a modulazione PAM2, PAM4, PAM8.
Stu travagliu dimostra 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 d'intensità, u dispusitivu righjunghje una velocità di dati netta à portante unica di 405 Gbit/s, chì hè paragunabile à e migliori prestazioni di e piattaforme elettro-ottiche esistenti cum'è LNOI è modulatori à plasma. In u futuru, l'usu di modulatori più cumplessiModulatore di QICù disinni o tecniche di currezzione di l'errore di signale più avanzate, o aduprendu substrati cù perdite di microonde più basse cum'è substrati di quarzu, si prevede chì i dispositivi di tantalatu di litiu ottenenu velocità di cumunicazione di 2 Tbit/s o più. Cumbinatu cù i vantaghji specifichi di LTOI, cum'è una birefringenza più bassa è l'effettu di scala per via di a so applicazione diffusa in altri mercati di filtri RF, a tecnulugia fotonica di tantalatu di litiu furnirà suluzioni à bassu costu, bassa putenza è ultra-alta velocità per e rete di cumunicazione ottica à alta velocità di prossima generazione è i sistemi fotonici à microonde.
Data di publicazione: 11 dicembre 2024