Το μέλλον τουΟι ηλεκτρικοί οπτικοί διαμορφωτές
Οι ηλεκτρο -οπτικοί διαμορφωτές διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στα σύγχρονα οπτικοηλεκτρονικά συστήματα, διαδραματίζοντας σημαντικό ρόλο σε πολλούς τομείς από την επικοινωνία σε κβαντικό υπολογισμό ρυθμίζοντας τις ιδιότητες του φωτός. Αυτό το έγγραφο εξετάζει την τρέχουσα κατάσταση, την τελευταία ανακάλυψη και τη μελλοντική ανάπτυξη της τεχνολογίας του ηλεκτρο -οπτικού διαμορφωτή
Εικόνα 1: Σύγκριση απόδοσης διαφορετικώνοπτικός διαμορφωτήςΤεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένου του Niobate λιθίου λεπτού φιλμ (TFLN), των διαμορφωτών ηλεκτρικών απορρόφησης III-V (EAM), των διαμορφωτών με βάση το πυρίτιο και του πολυμερούς όσον αφορά την απώλεια εισαγωγής, το εύρος ζώνης, την κατανάλωση ενέργειας, το μέγεθος και την παραγωγική ικανότητα.
Παραδοσιακοί ηλεκτρο-ρυθμιστές ηλεκτροειδών με βάση το πυρίτιο και τους περιορισμούς τους
Οι διαμορφωτές φωτοηλεκτρικού φωτός με βάση το πυρίτιο αποτελούν τη βάση των συστημάτων οπτικής επικοινωνίας εδώ και πολλά χρόνια. Με βάση το αποτέλεσμα διασποράς πλάσματος, τέτοιες συσκευές έχουν σημειώσει αξιοσημείωτη πρόοδο τα τελευταία 25 χρόνια, αυξάνοντας τα ποσοστά μεταφοράς δεδομένων κατά τρεις τάξεις μεγέθους. Οι σύγχρονοι διαμορφωτές με βάση το πυρίτιο μπορούν να επιτύχουν διαμόρφωση εύρους παλμού 4 επιπέδων (PAM4) μέχρι 224 GB/s, και ακόμη και πάνω από 300 GB/s με διαμόρφωση PAM8.
Ωστόσο, οι διαμορφωτές με βάση το πυρίτιο αντιμετωπίζουν θεμελιώδεις περιορισμούς που προέρχονται από τις ιδιότητες του υλικού. Όταν οι οπτικοί πομποδέκτες απαιτούν ποσοστά baud πάνω από 200+ GBAUD, το εύρος ζώνης αυτών των συσκευών είναι δύσκολο να ικανοποιηθεί η ζήτηση. Αυτός ο περιορισμός προέρχεται από τις εγγενείς ιδιότητες του πυριτίου - η ισορροπία της αποφυγής της υπερβολικής απώλειας φωτός διατηρώντας παράλληλα επαρκή αγωγιμότητα δημιουργεί αναπόφευκτες συνθήκες.
Αναδυόμενη τεχνολογία και υλικά διαμορφωτή
Οι περιορισμοί των παραδοσιακών διαμορφωτών με βάση το πυρίτιο οδήγησαν την έρευνα σε εναλλακτικά υλικά και τεχνολογίες ολοκλήρωσης. Το Niobate λιθίου λεπτής μεμβράνης έχει γίνει μια από τις πιο ελπιδοφόρες πλατφόρμες για μια νέα γενιά διαμορφωτών.Λιθίου Λιθίου Λιθίου Νεβικό διαμορφωτέςΚληρονομούν τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά του χύδην λιθίου νιβανικού, όπως: ευρύ διαφανές παράθυρο, μεγάλος ηλεκτρο-οπτικός συντελεστής (R33 = 31 μ.μ./ο) Η επίδραση των γραμμικών κυττάρων μπορεί να λειτουργήσει σε διάστημα πολλαπλών μήκους κύματος
Οι πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία Niobate Lita Film Lithium απέδωσαν αξιοσημείωτα αποτελέσματα, συμπεριλαμβανομένου ενός διαμορφωτή που λειτουργεί σε 260 GBAUD με ρυθμούς δεδομένων 1,96 TB/s ανά κανάλι. Η πλατφόρμα έχει μοναδικά πλεονεκτήματα όπως η τάση κίνησης συμβατή με CMOS και το εύρος ζώνης 3-DB των 100 GHz.
Εφαρμογή τεχνολογίας αναδυόμενης τεχνολογίας
Η ανάπτυξη των ηλεκτρο -οπτικών διαμορφωτών συνδέεται στενά με τις αναδυόμενες εφαρμογές σε πολλούς τομείς. Στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης και των κέντρων δεδομένων,διαμορφωτές υψηλής ταχύτηταςείναι σημαντικά για την επόμενη γενιά διασυνδέσεων και οι εφαρμογές πληροφορικής AI οδηγούν τη ζήτηση για πομποδέκτες 800G και 1.6T. Η τεχνολογία διαμορφωτή εφαρμόζεται επίσης σε: Επεξεργασία κβαντικών πληροφοριών Επεξεργασία νευρομορφικών υπολογιστικών συχνοτήτων διαμορφωμένο συνεχές κύμα (FMCW) LIDAR Microwave Photon Technology
Συγκεκριμένα, οι ηλεκτρο-οπτικοί διαμορφωτές λιθίου λεπτής μεμβράνης δείχνουν αντοχή σε οπτικούς υπολογιστικούς κινητήρες επεξεργασίας, παρέχοντας γρήγορη διαμόρφωση χαμηλής ισχύος που επιταχύνει τις εφαρμογές της μηχανικής μάθησης και της τεχνητής νοημοσύνης. Αυτοί οι διαμορφωτές μπορούν επίσης να λειτουργούν σε χαμηλές θερμοκρασίες και είναι κατάλληλοι για κβαντικές κλασσικές διεπαφές σε υπερκαγωγικές γραμμές.
Η ανάπτυξη των ηλεκτρο-οπτικών διαμορφωτών επόμενης γενιάς αντιμετωπίζει αρκετές σημαντικές προκλήσεις: το κόστος και η κλίμακα παραγωγής: οι διαμορφωτές Niobate λιθίου λεπτού υδατογράφου περιορίζονται επί του παρόντος σε παραγωγή πλακιδίων 150 mm, με αποτέλεσμα υψηλότερο κόστος. Η βιομηχανία πρέπει να επεκτείνει το μέγεθος των πλακιδίων, διατηρώντας παράλληλα την ομοιομορφία και την ποιότητα του φιλμ. Ενσωμάτωση και συν-σχεδιασμό: Η επιτυχής εξέλιξη τουΔιαμορφωτές υψηλής απόδοσηςΑπαιτεί ολοκληρωμένες δυνατότητες συν-σχεδιασμού, που περιλαμβάνουν τη συνεργασία των οπτοηλεκτρονικών και ηλεκτρονικών σχεδιαστών τσιπ, προμηθευτών EDA, πηγών και εμπειρογνωμόνων συσκευασίας. Η πολυπλοκότητα της κατασκευής: Ενώ οι διαδικασίες οπτοηλεκτρονικής με βάση το πυρίτιο είναι λιγότερο πολύπλοκες από τις προηγμένες ηλεκτρονικές εταιρείες CMOS, η επίτευξη σταθερής απόδοσης και απόδοσης απαιτεί σημαντική τεχνογνωσία και βελτιστοποίηση της διαδικασίας παραγωγής.
Προχωρώντας από την έκρηξη του AI και τους γεωπολιτικούς παράγοντες, ο τομέας λαμβάνει αυξημένες επενδύσεις από τις κυβερνήσεις, τη βιομηχανία και τον ιδιωτικό τομέα σε όλο τον κόσμο, δημιουργώντας νέες ευκαιρίες συνεργασίας μεταξύ ακαδημαϊκού και βιομηχανίας και υπόσχεση για την επιτάχυνση της καινοτομίας.
Χρόνος δημοσίευσης: Δεκ-30-2024