ലിഥിയം ടാൻ്റലേറ്റ് (LTOI) ഹൈ സ്പീഡ് ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ

ലിഥിയം ടാൻ്റലേറ്റ് (LTOI) ഉയർന്ന വേഗതഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ

5G, ആർട്ടിഫിഷ്യൽ ഇൻ്റലിജൻസ് (AI) പോലുള്ള പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ വ്യാപകമായ സ്വീകാര്യതയാൽ ആഗോള ഡാറ്റാ ട്രാഫിക് വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് ഒപ്റ്റിക്കൽ നെറ്റ്‌വർക്കുകളുടെ എല്ലാ തലങ്ങളിലുമുള്ള ട്രാൻസ്‌സീവറുകൾക്ക് കാര്യമായ വെല്ലുവിളികൾ ഉയർത്തുന്നു. പ്രത്യേകിച്ചും, അടുത്ത തലമുറ ഇലക്‌ട്രോ-ഒപ്‌റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ഊർജ്ജ ഉപഭോഗവും ചെലവും കുറയ്‌ക്കുമ്പോൾ ഒരൊറ്റ ചാനലിൽ 200 Gbps വരെ ഡാറ്റാ ട്രാൻസ്ഫർ നിരക്കിൽ ഗണ്യമായ വർദ്ധനവ് ആവശ്യമാണ്. കഴിഞ്ഞ കുറച്ച് വർഷങ്ങളായി, സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യ ഒപ്റ്റിക്കൽ ട്രാൻസ്‌സിവർ വിപണിയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു, പ്രധാനമായും മുതിർന്ന CMOS പ്രക്രിയ ഉപയോഗിച്ച് സിലിക്കൺ ഫോട്ടോണിക്‌സ് വൻതോതിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും എന്ന വസ്തുത കാരണം. എന്നിരുന്നാലും, കാരിയർ ഡിസ്പേർഷനെ ആശ്രയിക്കുന്ന SOI ഇലക്‌ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകൾ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്, വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം, സ്വതന്ത്ര കാരിയർ ആഗിരണം, മോഡുലേഷൻ നോൺ ലീനിയാരിറ്റി എന്നിവയിൽ വലിയ വെല്ലുവിളികൾ നേരിടുന്നു. വ്യവസായത്തിലെ മറ്റ് സാങ്കേതിക മാർഗങ്ങളിൽ InP, നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് LNOI, ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ പോളിമറുകൾ, മറ്റ് മൾട്ടി-പ്ലാറ്റ്ഫോം ഹെറ്ററോജീനിയസ് ഇൻ്റഗ്രേഷൻ സൊല്യൂഷനുകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. അൾട്രാ-ഹൈ സ്പീഡിലും ലോ പവർ മോഡുലേഷനിലും മികച്ച പ്രകടനം കൈവരിക്കാൻ കഴിയുന്ന പരിഹാരമായി LNOI കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു, എന്നിരുന്നാലും, വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദന പ്രക്രിയയുടെയും ചെലവിൻ്റെയും കാര്യത്തിൽ ഇതിന് നിലവിൽ ചില വെല്ലുവിളികളുണ്ട്. അടുത്തിടെ, ടീം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ്, സിലിക്കൺ ഒപ്റ്റിക്കൽ പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകളുടെ പ്രകടനവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നതോ അതിലും കൂടുതലോ ആയ മികച്ച ഫോട്ടോഇലക്‌ട്രിക് ഗുണങ്ങളും വലിയ തോതിലുള്ള നിർമ്മാണവും ഉള്ള ഒരു നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം ടാൻ്റലേറ്റ് (LTOI) സംയോജിത ഫോട്ടോണിക് പ്ലാറ്റ്‌ഫോം പുറത്തിറക്കി. എന്നിരുന്നാലും, ഇപ്പോൾ വരെ, പ്രധാന ഉപകരണംഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയം, അൾട്രാ-ഹൈ സ്പീഡ് ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ, LTOI-യിൽ പരിശോധിച്ചിട്ടില്ല.

ഈ പഠനത്തിൽ, ഗവേഷകർ ആദ്യം രൂപകൽപ്പന ചെയ്തത് LTOI ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ, അതിൻ്റെ ഘടന ചിത്രം 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇൻസുലേറ്ററിലെ ലിഥിയം ടാൻ്റലേറ്റിൻ്റെ ഓരോ പാളിയുടെയും ഘടനയുടെ രൂപകൽപ്പനയിലൂടെയും മൈക്രോവേവ് ഇലക്ട്രോഡിൻ്റെ പരാമീറ്ററുകളിലൂടെയും, പ്രചരണം മൈക്രോവേവിൻ്റെയും പ്രകാശ തരംഗത്തിൻ്റെയും വേഗത പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്റർസാക്ഷാത്കരിക്കപ്പെടുന്നു. മൈക്രോവേവ് ഇലക്‌ട്രോഡിൻ്റെ നഷ്ടം കുറയ്ക്കുന്നതിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, ഈ കൃതിയിലെ ഗവേഷകർ ആദ്യമായി മികച്ച ചാലകതയുള്ള ഇലക്‌ട്രോഡ് മെറ്റീരിയലായി വെള്ളി ഉപയോഗിക്കുന്നത് നിർദ്ദേശിച്ചു, കൂടാതെ സിൽവർ ഇലക്‌ട്രോഡ് മൈക്രോവേവ് നഷ്ടം 82% ആയി കുറയ്ക്കുന്നതായി കാണിച്ചു. വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന സ്വർണ്ണ ഇലക്ട്രോഡ്.

അത്തിപ്പഴം. 1 LTOI ഇലക്‌ട്രോ-ഒപ്‌റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ ഘടന, ഫേസ് മാച്ചിംഗ് ഡിസൈൻ, മൈക്രോവേവ് ഇലക്‌ട്രോഡ് ലോസ് ടെസ്റ്റ്.

അത്തിപ്പഴം. LTOI ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററിൻ്റെ പരീക്ഷണാത്മക ഉപകരണവും ഫലങ്ങളും 2 കാണിക്കുന്നുതീവ്രത മോഡുലേറ്റ് ചെയ്തുഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ നേരിട്ടുള്ള കണ്ടെത്തൽ (IMDD). LTOI ഇലക്‌ട്രോ-ഒപ്‌റ്റിക് മോഡുലേറ്ററിന് 25% SD-FEC ത്രെഷോൾഡിന് താഴെയുള്ള 3.8×10⁻² അളന്ന BER ഉപയോഗിച്ച് 176 GBd എന്ന സൂചക നിരക്കിൽ PAM8 സിഗ്നലുകൾ കൈമാറാൻ കഴിയുമെന്ന് പരീക്ഷണങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. 200 GBd PAM4, 208 GBd PAM2 എന്നിവയ്‌ക്ക്, BER 15% SD-FEC, 7% HD-FEC എന്നിവയുടെ പരിധിയേക്കാൾ വളരെ കുറവാണ്. ഉയർന്ന ലീനിയറിറ്റിയും കുറഞ്ഞ ബിറ്റ് പിശക് നിരക്കും ഉള്ള ഹൈ-സ്പീഡ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ LTOI ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് ചിത്രം 3-ലെ ഐ, ഹിസ്റ്റോഗ്രാം പരിശോധനാ ഫലങ്ങൾ ദൃശ്യപരമായി തെളിയിക്കുന്നു.

അത്തിപ്പഴം. 2 ഇതിനായി LTOI ഇലക്‌ട്രോ-ഒപ്‌റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് പരീക്ഷിക്കുകതീവ്രത മോഡുലേറ്റ് ചെയ്തുഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റത്തിൽ ഡയറക്ട് ഡിറ്റക്ഷൻ (ഐഎംഡിഡി) (എ) പരീക്ഷണാത്മക ഉപകരണം; (ബി) PAM8(ചുവപ്പ്), PAM4(പച്ച), PAM2(നീല) സിഗ്നലുകളുടെ അളന്ന ബിറ്റ് പിശക് നിരക്ക് (BER) സൈൻ റേറ്റിൻ്റെ പ്രവർത്തനമായി; (സി) 25% SD-FEC പരിധിക്ക് താഴെയുള്ള ബിറ്റ്-എറർ റേറ്റ് മൂല്യങ്ങളുള്ള അളവുകൾക്കായി എക്‌സ്‌ട്രാക്‌റ്റ് ചെയ്‌ത ഉപയോഗയോഗ്യമായ വിവര നിരക്കും (AIR, ഡാഷ്ഡ് ലൈൻ) അനുബന്ധ നെറ്റ് ഡാറ്റാ നിരക്കും (NDR, സോളിഡ് ലൈൻ); (d) PAM2, PAM4, PAM8 മോഡുലേഷന് കീഴിലുള്ള ഐ മാപ്പുകളും സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്കൽ ഹിസ്റ്റോഗ്രാമുകളും.

110 GHz ൻ്റെ 3 dB ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഉള്ള ആദ്യത്തെ ഹൈ-സ്പീഡ് LTOI ഇലക്‌ട്രോ-ഒപ്‌റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ ഈ വർക്ക് പ്രകടമാക്കുന്നു. തീവ്രത മോഡുലേഷൻ ഡയറക്ട് ഡിറ്റക്ഷൻ IMDD ട്രാൻസ്മിഷൻ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ, ഉപകരണം 405 Gbit/s എന്ന ഒരൊറ്റ കാരിയർ നെറ്റ് ഡാറ്റാ നിരക്ക് കൈവരിക്കുന്നു, ഇത് നിലവിലുള്ള ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകളായ LNOI, പ്ലാസ്മ മോഡുലേറ്ററുകൾ എന്നിവയുടെ മികച്ച പ്രകടനവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്നതാണ്. ഭാവിയിൽ, കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ ഉപയോഗിക്കുന്നുIQ മോഡുലേറ്റർഡിസൈനുകൾ അല്ലെങ്കിൽ കൂടുതൽ വിപുലമായ സിഗ്നൽ പിശക് തിരുത്തൽ സാങ്കേതികതകൾ, അല്ലെങ്കിൽ ക്വാർട്സ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ, ലിഥിയം ടാൻ്റലേറ്റ് ഉപകരണങ്ങൾ പോലുള്ള കുറഞ്ഞ മൈക്രോവേവ് ലോസ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ച് 2 Tbit/s അല്ലെങ്കിൽ ഉയർന്ന ആശയവിനിമയ നിരക്ക് കൈവരിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. മറ്റ് RF ഫിൽട്ടർ മാർക്കറ്റുകളിൽ അതിൻ്റെ വ്യാപകമായ പ്രയോഗം മൂലമുള്ള താഴ്ന്ന ബൈഫ്രിംഗൻസും സ്കെയിൽ ഇഫക്റ്റും പോലെയുള്ള LTOI-യുടെ പ്രത്യേക ഗുണങ്ങൾക്കൊപ്പം, ലിഥിയം ടാൻ്റലേറ്റ് ഫോട്ടോണിക്സ് സാങ്കേതികവിദ്യ, അടുത്ത തലമുറയിലെ ഉയർന്നവയ്ക്ക് കുറഞ്ഞ ചെലവും കുറഞ്ഞ പവറും അൾട്രാ-ഹൈ-സ്പീഡ് സൊല്യൂഷനുകളും നൽകും. -സ്പീഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ നെറ്റ്‌വർക്കുകളും മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ് സിസ്റ്റങ്ങളും.