లిథియం టాంటాలేట్ (LTOI) హై స్పీడ్ ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్

లిథియం టాంటాలేట్ (LTOI) అధిక వేగంఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్

5G మరియు ఆర్టిఫిషియల్ ఇంటెలిజెన్స్ (AI) వంటి కొత్త సాంకేతికతలను విస్తృతంగా స్వీకరించడం ద్వారా గ్లోబల్ డేటా ట్రాఫిక్ పెరుగుతూనే ఉంది, ఇది ఆప్టికల్ నెట్‌వర్క్‌ల యొక్క అన్ని స్థాయిలలోని ట్రాన్స్‌సీవర్‌లకు గణనీయమైన సవాళ్లను కలిగిస్తుంది. ప్రత్యేకించి, తదుపరి తరం ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ టెక్నాలజీకి శక్తి వినియోగం మరియు ఖర్చులను తగ్గించేటప్పుడు ఒకే ఛానెల్‌లో డేటా బదిలీ రేట్లను 200 Gbpsకి గణనీయంగా పెంచడం అవసరం. గత కొన్ని సంవత్సరాలుగా, సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ సాంకేతికత ఆప్టికల్ ట్రాన్స్‌సీవర్ మార్కెట్‌లో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతోంది, ప్రధానంగా సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ పరిపక్వ CMOS ప్రక్రియను ఉపయోగించి భారీగా ఉత్పత్తి చేయబడవచ్చు. అయినప్పటికీ, క్యారియర్ వ్యాప్తిపై ఆధారపడే SOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్‌లు బ్యాండ్‌విడ్త్, విద్యుత్ వినియోగం, ఉచిత క్యారియర్ శోషణ మరియు మాడ్యులేషన్ నాన్‌లీనియారిటీలో గొప్ప సవాళ్లను ఎదుర్కొంటాయి. పరిశ్రమలోని ఇతర సాంకేతిక మార్గాలలో InP, థిన్ ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ LNOI, ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ పాలిమర్‌లు మరియు ఇతర బహుళ-ప్లాట్‌ఫారమ్ హెటెరోజెనియస్ ఇంటిగ్రేషన్ సొల్యూషన్‌లు ఉన్నాయి. LNOI అనేది అల్ట్రా-హై స్పీడ్ మరియు తక్కువ పవర్ మాడ్యులేషన్‌లో అత్యుత్తమ పనితీరును సాధించగల పరిష్కారంగా పరిగణించబడుతుంది, అయినప్పటికీ, ఇది ప్రస్తుతం భారీ ఉత్పత్తి ప్రక్రియ మరియు ఖర్చు పరంగా కొన్ని సవాళ్లను కలిగి ఉంది. ఇటీవల, బృందం అద్భుతమైన ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలు మరియు భారీ-స్థాయి తయారీతో ఒక సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం టాంటాలేట్ (LTOI) ఇంటిగ్రేటెడ్ ఫోటోనిక్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ను ప్రారంభించింది, ఇది చాలా అప్లికేషన్‌లలో లిథియం నియోబేట్ మరియు సిలికాన్ ఆప్టికల్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ల పనితీరుతో సరిపోలుతుందని లేదా మించిపోతుందని భావిస్తున్నారు. అయితే, ఇప్పటి వరకు, యొక్క ప్రధాన పరికరంఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్, అల్ట్రా-హై స్పీడ్ ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్, LTOIలో ధృవీకరించబడలేదు.

ఈ అధ్యయనంలో, పరిశోధకులు మొదట LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్‌ను రూపొందించారు, దీని నిర్మాణం మూర్తి 1లో చూపబడింది. ఇన్సులేటర్‌పై లిథియం టాంటాలేట్ యొక్క ప్రతి పొర యొక్క నిర్మాణం రూపకల్పన మరియు మైక్రోవేవ్ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క పారామితుల ద్వారా, ప్రచారం మైక్రోవేవ్ మరియు లైట్ వేవ్ యొక్క వేగం సరిపోలికఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్గ్రహించబడుతుంది. మైక్రోవేవ్ ఎలక్ట్రోడ్ నష్టాన్ని తగ్గించే విషయంలో, ఈ పనిలో పరిశోధకులు మొదటిసారిగా వెండిని మెరుగైన వాహకతతో ఎలక్ట్రోడ్ మెటీరియల్‌గా ఉపయోగించాలని ప్రతిపాదించారు మరియు వెండి ఎలక్ట్రోడ్ మైక్రోవేవ్ నష్టాన్ని 82%కి తగ్గించినట్లు చూపబడింది. విస్తృతంగా ఉపయోగించే బంగారు ఎలక్ట్రోడ్.

అంజీర్. 1 LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ స్ట్రక్చర్, ఫేజ్ మ్యాచింగ్ డిజైన్, మైక్రోవేవ్ ఎలక్ట్రోడ్ లాస్ టెస్ట్.

అంజీర్. 2 కోసం LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ యొక్క ప్రయోగాత్మక ఉపకరణం మరియు ఫలితాలను చూపుతుందితీవ్రత మాడ్యులేట్ చేయబడిందిఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్స్‌లో డైరెక్ట్ డిటెక్షన్ (IMDD). LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ 25% SD-FEC థ్రెషోల్డ్ కంటే తక్కువ 3.8×10⁻² యొక్క కొలిచిన BERతో 176 GBd సంకేత రేటుతో PAM8 సిగ్నల్‌లను ప్రసారం చేయగలదని ప్రయోగాలు చూపిస్తున్నాయి. 200 GBd PAM4 మరియు 208 GBd PAM2 రెండింటికీ, BER 15% SD-FEC మరియు 7% HD-FEC థ్రెషోల్డ్ కంటే గణనీయంగా తక్కువగా ఉంది. మూర్తి 3లోని కన్ను మరియు హిస్టోగ్రాం పరీక్ష ఫలితాలు LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్‌ను అధిక లీనియరిటీ మరియు తక్కువ బిట్ ఎర్రర్ రేట్‌తో హై-స్పీడ్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లలో ఉపయోగించవచ్చని చూపిస్తుంది.

అంజీర్. 2 LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్‌ని ఉపయోగించి ప్రయోగంతీవ్రత మాడ్యులేట్ చేయబడిందిఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్ (ఎ) ప్రయోగాత్మక పరికరంలో డైరెక్ట్ డిటెక్షన్ (IMDD); (బి) PAM8(ఎరుపు), PAM4(ఆకుపచ్చ) మరియు PAM2(నీలం) సంకేతాల యొక్క కొలిచిన బిట్ ఎర్రర్ రేట్ (BER) సైన్ రేట్ యొక్క విధిగా; (సి) 25% SD-FEC పరిమితి కంటే తక్కువ బిట్-ఎర్రర్ రేట్ విలువలతో కొలతల కోసం వినియోగించదగిన సమాచార రేటు (AIR, డాష్డ్ లైన్) మరియు అనుబంధిత నెట్ డేటా రేట్ (NDR, సాలిడ్ లైన్) (d) PAM2, PAM4, PAM8 మాడ్యులేషన్ కింద కంటి పటాలు మరియు గణాంక హిస్టోగ్రామ్‌లు.

ఈ పని 110 GHz 3 dB బ్యాండ్‌విడ్త్‌తో మొదటి హై-స్పీడ్ LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్‌ను ప్రదర్శిస్తుంది. ఇంటెన్సిటీ మాడ్యులేషన్ డైరెక్ట్ డిటెక్షన్ IMDD ట్రాన్స్‌మిషన్ ప్రయోగాలలో, పరికరం ఒకే క్యారియర్ నెట్ డేటా రేట్ 405 Gbit/sని సాధిస్తుంది, ఇది ఇప్పటికే ఉన్న LNOI మరియు ప్లాస్మా మాడ్యులేటర్‌ల వంటి ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ల యొక్క ఉత్తమ పనితీరుతో పోల్చవచ్చు. భవిష్యత్తులో, మరింత క్లిష్టమైన ఉపయోగించిIQ మాడ్యులేటర్డిజైన్‌లు లేదా మరింత అధునాతన సిగ్నల్ ఎర్రర్ కరెక్షన్ టెక్నిక్‌లు లేదా క్వార్ట్జ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లు, లిథియం టాంటాలేట్ పరికరాలు వంటి తక్కువ మైక్రోవేవ్ లాస్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా 2 Tbit/s లేదా అంతకంటే ఎక్కువ కమ్యూనికేషన్ రేట్‌లను సాధించవచ్చని భావిస్తున్నారు. ఇతర RF ఫిల్టర్ మార్కెట్‌లలో దాని విస్తృతమైన అప్లికేషన్ కారణంగా తక్కువ బైర్‌ఫ్రింగెన్స్ మరియు స్కేల్ ఎఫెక్ట్ వంటి LTOI యొక్క నిర్దిష్ట ప్రయోజనాలతో కలిపి, లిథియం టాంటాలేట్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ తక్కువ-ధర, తక్కువ-పవర్ మరియు అల్ట్రా-హై-స్పీడ్ సొల్యూషన్‌లను తదుపరి తరం కోసం అందిస్తుంది. -స్పీడ్ ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ నెట్‌వర్క్‌లు మరియు మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ సిస్టమ్స్.