U futuru di i modulatori elettro-ottici

U futuru dimodulatori elettro-ottici

I modulatori elettro-ottici ghjucanu un rolu cintrali in i sistemi optoelettronici muderni, ghjucanu un rolu impurtante in parechji campi da a cumunicazione à l'informatica quantistica, regulendu e proprietà di a luce. Stu documentu discute u statu attuale, l'ultime sviluppi è u sviluppu futuru di a tecnulugia di modulatore elettro-otticu

Figura 1: Comparazione di prestazioni di diversemodulatore otticutecnulugii, cumpresi thin film lithium niobate (TFLN), modulatori di assorbimentu elettricu III-V (EAM), modulatori basati in siliciu è polimeri in termini di perdita di inserzione, larghezza di banda, cunsumu d'energia, dimensione è capacità di fabricazione.

Modulatori elettro-ottici tradiziunali basati in siliciu è e so limitazioni

I modulatori di luce fotoelettrica basati in silicone sò stati a basa di sistemi di cumunicazione otticu per parechji anni. Basatu annantu à l'effettu di dispersione di plasma, tali dispusitivi anu fattu un prugressu notevuli in l'ultimi 25 anni, aumentendu i tassi di trasferimentu di dati di trè ordini di grandezza. I modulatori moderni basati in siliciu ponu ottene una modulazione di amplitude di impulsu à 4 livelli (PAM4) finu à 224 Gb/s, è ancu più di 300 Gb/s cù modulazione PAM8.

Tuttavia, i modulatori basati in siliciu facenu limitazioni fundamentali derivanti da e proprietà di u materiale. Quandu i transceivers ottici necessitanu baud rates di più di 200+ Gbaud, a larghezza di banda di questi dispositi hè difficiule di risponde à a dumanda. Questa limitazione deriva da e proprietà inerenti di u siliciu - l'equilibriu di evità a perdita eccessiva di luce mentre mantene una conduttività sufficiente crea inevitabbili scambi.

Tecnulugia è materiali modulatori emergenti

E limitazioni di i modulatori tradiziunali basati in siliciu anu guidatu a ricerca in materiali alternativi è tecnulugia d'integrazione. Niobate di litiu di film sottile hè diventatu una di e plataforme più promettenti per una nova generazione di modulatori.Modulatori elettro-ottici di niobate di litio a film sottileeredite l'eccellenti caratteristiche di niobate di litiu in massa, cumprese: finestra larga trasparente, grande coefficientu elettro-otticu (r33 = 31 pm / V) cellula lineare Effettu Kerrs pò operà in parechje lunghezze d'onda.

Avanzati recenti in a tecnulugia di niobate di lithium di film sottile anu datu risultati notevuli, cumpresu un modulatore chì opera à 260 Gbaud cù ritmi di dati di 1.96 Tb / s per canale. A piattaforma hà vantaghji unichi cum'è a tensione di u drive compatibile CMOS è a larghezza di banda 3-dB di 100 GHz.

Applicazione di tecnulugia emergente

U sviluppu di modulatori elettro-ottici hè strettamente ligatu à l'applicazioni emergenti in parechji campi. In u campu di l'intelligenza artificiale è i centri di dati,modulatori d'alta velocitàsò impurtanti per a prossima generazione di interconnessioni, è l'applicazioni di l'informatica AI guidanu a dumanda di transceivers pluggable 800G è 1.6T. A tecnulugia di modulatore hè ancu applicata à: Trattamentu di l'informazione quantistica Informatica neuromorfica Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) Lidar Microwave Photon Technology

In particulare, i modulatori elettro-ottici di niobate di litio di film sottile mostranu forza in i mutori di trasfurmazioni di u calculu otticu, furnisce una modulazione rapida di bassa putenza chì accelera l'apprendimentu di macchine è l'applicazioni di intelligenza artificiale. Tali modulatori ponu ancu operare à basse temperature è sò adattati per interfacce quantum-classiche in linee superconduttive.

U sviluppu di i modulatori elettro-ottici di a prossima generazione face parechje sfide maiò: Costu di produzzione è scala: i modulatori di niobate di litiu in film sottile sò attualmente limitati à a produzzione di wafer di 150 mm, chì risultanu in costi più alti. L'industria hà bisognu di espansione a dimensione di wafer mantenendu l'uniformità è a qualità di film. Integrazione è Co-design: U sviluppu successu dimodulatori d'alta prestazionerichiede capacità di co-design cumpleta, chì implica a cullaburazione di optoelettronica è disegnatori di chip elettronici, fornitori EDA, fonti è esperti di imballaggio. A cumplessità di a fabricazione: Mentre i prucessi di optoelettronica basati in siliciu sò menu cumplessi di l'elettronica CMOS avanzata, per ottene un rendimentu stabile è un rendimentu richiede una sperienza significativa è ottimisazione di u prucessu di fabricazione.

Impulsatu da u boom di l'IA è di i fatturi geopulitichi, u campu riceve un investimentu aumentatu da i guverni, l'industria è u settore privatu in u mondu, creendu novi opportunità di cullaburazione trà l'accademia è l'industria è prumettenu di accelerà l'innuvazione.