Lithium tantalate (LTOI) Kecepatan tinggiModulator elektro-optik
Lalu lintas data global terus tumbuh, didorong oleh adopsi teknologi baru yang meluas seperti 5G dan kecerdasan buatan (AI), yang menimbulkan tantangan signifikan bagi transceiver di semua tingkat jaringan optik. Secara khusus, teknologi modulator elektro-optik generasi berikutnya membutuhkan peningkatan laju transfer data yang signifikan menjadi 200 Gbps dalam satu saluran sambil mengurangi konsumsi dan biaya energi. Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi fotonik silikon telah banyak digunakan di pasar transceiver optik, terutama karena fakta bahwa fotonik silikon dapat diproduksi secara massal menggunakan proses CMOS dewasa. Namun, modulator elektro-optik SOI yang mengandalkan dispersi pembawa menghadapi tantangan besar dalam bandwidth, konsumsi daya, penyerapan pembawa bebas dan modulasi nonlinier. Rute teknologi lain dalam industri ini termasuk INP, film tipis lithium niobate LNOI, polimer elektro-optik, dan solusi integrasi heterogen multi-platform lainnya. LNOI dianggap sebagai solusi yang dapat mencapai kinerja terbaik dalam kecepatan ultra-tinggi dan modulasi daya rendah, namun, saat ini memiliki beberapa tantangan dalam hal proses dan biaya produksi massal. Baru-baru ini, tim meluncurkan platform fotonik terintegrasi Lithium Tantalate (LTOI) yang tipis dengan sifat fotolektrik yang sangat baik dan manufaktur skala besar, yang diharapkan cocok atau bahkan melebihi kinerja platform optik lithium niobate dan silikon dalam banyak aplikasi. Namun, sampai sekarang, perangkat intikomunikasi optik, modulator elektro-optik kecepatan tinggi, belum diverifikasi dalam LTOI.
Dalam penelitian ini, para peneliti pertama kali merancang modulator elektro-optik LTOI, struktur yang ditunjukkan pada Gambar 1. Melalui desain struktur setiap lapisan lithium tantalate pada isolator dan parameter elektroda gelombang mikro, kecepatan propagasi yang cocok dengan microwave dan gelombang cahaya pada gelombang di dalamModulator elektro-optikterwujud. Dalam hal mengurangi hilangnya elektroda microwave, para peneliti dalam pekerjaan ini untuk pertama kalinya mengusulkan penggunaan perak sebagai bahan elektroda dengan konduktivitas yang lebih baik, dan elektroda perak terbukti mengurangi kehilangan gelombang mikro hingga 82% dibandingkan dengan elektroda emas yang banyak digunakan.
ARA. 1 Struktur modulator elektro-optik LTOI, desain pencocokan fase, uji kehilangan elektroda microwave.
ARA. 2 menunjukkan peralatan eksperimental dan hasil modulator elektro-optik LTOI untukintensitas dimodulasiDeteksi Langsung (IMDD) dalam sistem komunikasi optik. Eksperimen menunjukkan bahwa modulator elektro-optik LTOI dapat mengirimkan sinyal PAM8 pada tingkat tanda 176 GBD dengan BER terukur 3,8 × 10⁻² di bawah ambang batas 25% SD-FEC. Untuk 200 GBD PAM4 dan 208 GBD PAM2, BER secara signifikan lebih rendah dari ambang batas 15% SD-FEC dan 7% HD-FEC. Tes mata dan histogram menghasilkan Gambar 3 secara visual menunjukkan bahwa modulator elektro-optik LTOI dapat digunakan dalam sistem komunikasi berkecepatan tinggi dengan linearitas tinggi dan laju kesalahan bit rendah.
ARA. 2 percobaan menggunakan modulator elektro-optik LTOI untukIntensitas dimodulasiDeteksi langsung (IMDD) dalam sistem komunikasi optik (a) perangkat eksperimental; (B) Tingkat kesalahan bit yang diukur (BER) dari PAM8 (merah), PAM4 (hijau) dan PAM2 (biru) sinyal sebagai fungsi dari laju tanda; (c) Laju informasi yang dapat digunakan (udara, garis putus-putus) dan laju data bersih terkait (NDR, garis solid) untuk pengukuran dengan nilai laju kesalahan bit di bawah batas 25% SD-FEC; (D) Peta mata dan histogram statistik di bawah PAM2, PAM4, modulasi PAM8.
Karya ini menunjukkan modulator elektro-optik LTOI berkecepatan tinggi pertama dengan bandwidth 3 dB 110 GHz. Dalam intensitas modulasi deteksi langsung Eksperimen transmisi IMDD, perangkat mencapai laju data bersih pembawa tunggal 405 gbit/s, yang sebanding dengan kinerja terbaik dari platform elektro-optik yang ada seperti modulator LNOI dan plasma. Di masa depan, menggunakan lebih kompleksModulator IQDesain atau teknik koreksi kesalahan sinyal yang lebih canggih, atau menggunakan substrat kehilangan gelombang mikro yang lebih rendah seperti substrat kuarsa, perangkat lithium tantalate diharapkan mencapai tingkat komunikasi 2 Tbit/s atau lebih tinggi. Dikombinasikan dengan keunggulan spesifik LTOI, seperti birefringence yang lebih rendah dan efek skala karena penerapannya yang meluas di pasar filter RF lainnya, lithium tantalate fotonics teknologi akan memberikan solusi komunikasi optik berkecepatan tinggi dan ultra-high-high-high-high-high-high-high.
Waktu posting: Des-11-2024