లిథియం టాంటాలెట్

లిథీయుడు అధిక వేగంఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్

గ్లోబల్ డేటా ట్రాఫిక్ పెరుగుతూనే ఉంది, 5 జి మరియు ఆర్టిఫిషియల్ ఇంటెలిజెన్స్ (AI) వంటి కొత్త సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని విస్తృతంగా స్వీకరించడం ద్వారా నడుస్తుంది, ఇది అన్ని స్థాయిల ఆప్టికల్ నెట్‌వర్క్‌లలో ట్రాన్స్‌సీవర్‌లకు గణనీయమైన సవాళ్లను కలిగిస్తుంది. ప్రత్యేకించి, తరువాతి తరం ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ టెక్నాలజీకి డేటా బదిలీ రేటులో ఒకే ఛానెల్‌లో 200 GBP లకు గణనీయమైన పెరుగుదల అవసరం, అయితే శక్తి వినియోగం మరియు ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది. గత కొన్ని సంవత్సరాల్లో, ఆప్టికల్ ట్రాన్స్‌సీవర్ మార్కెట్లో సిలికాన్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ విస్తృతంగా ఉపయోగించబడింది, ప్రధానంగా పరిపక్వ CMOS ప్రక్రియను ఉపయోగించి సిలికాన్ ఫోటోనిక్‌లను భారీగా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. ఏదేమైనా, క్యారియర్ చెదరగొట్టడంపై ఆధారపడే SOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్లు బ్యాండ్‌విడ్త్, విద్యుత్ వినియోగం, ఉచిత క్యారియర్ శోషణ మరియు మాడ్యులేషన్ నాన్‌లీనియారిటీలో గొప్ప సవాళ్లను ఎదుర్కొంటాయి. పరిశ్రమలోని ఇతర సాంకేతిక మార్గాల్లో INP, సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ LNOI, ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ పాలిమర్లు మరియు ఇతర బహుళ-ప్లాట్‌ఫాం వైవిధ్య సమైక్యత పరిష్కారాలు ఉన్నాయి. అల్ట్రా-హై స్పీడ్ మరియు తక్కువ పవర్ మాడ్యులేషన్‌లో ఉత్తమ పనితీరును సాధించగల పరిష్కారంగా LNOI పరిగణించబడుతుంది, అయినప్పటికీ, ఇది ప్రస్తుతం సామూహిక ఉత్పత్తి ప్రక్రియ మరియు వ్యయం పరంగా కొన్ని సవాళ్లను కలిగి ఉంది. ఇటీవల, ఈ బృందం అద్భుతమైన ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలు మరియు పెద్ద-స్థాయి తయారీతో సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం టాంటలేట్ (LTOI) ఇంటిగ్రేటెడ్ ఫోటోనిక్ ప్లాట్‌ఫామ్‌ను ప్రారంభించింది, ఇది చాలా అనువర్తనాల్లో లిథియం నియోబేట్ మరియు సిలికాన్ ఆప్టికల్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ల పనితీరుతో సరిపోలడం లేదా మించిపోతుందని భావిస్తున్నారు. అయితే, ఇప్పటి వరకు, యొక్క ప్రధాన పరికరంఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్, అల్ట్రా-హై స్పీడ్ ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్, LTOI లో ధృవీకరించబడలేదు.

ఈ అధ్యయనంలో, పరిశోధకులు మొదట LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్‌ను రూపొందించారు, దీని నిర్మాణం మూర్తి 1 లో చూపబడింది. ఇన్సులేటర్‌పై లిథియం టాంటలేట్ యొక్క ప్రతి పొర యొక్క నిర్మాణం యొక్క రూపకల్పన ద్వారా మరియు మైక్రోవేవ్ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క పారామితులు, మైక్రోవేవ్ మరియు కాంతి తరంగం యొక్క ప్రచారం వేగం సరిపోలికఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్గ్రహించబడింది. మైక్రోవేవ్ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క నష్టాన్ని తగ్గించే విషయానికొస్తే, ఈ పనిలోని పరిశోధకులు మొదటిసారిగా వెండిని మెరుగైన వాహకతతో ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థంగా ఉపయోగించాలని ప్రతిపాదించారు, మరియు వెండి ఎలక్ట్రోడ్ మైక్రోవేవ్ నష్టాన్ని 82% కి తగ్గిస్తుందని చూపబడింది.

Fig. 1 LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ నిర్మాణం, దశ మ్యాచింగ్ డిజైన్, మైక్రోవేవ్ ఎలక్ట్రోడ్ లాస్ టెస్ట్.

Fig. 2 కోసం LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ యొక్క ప్రయోగాత్మక ఉపకరణం మరియు ఫలితాలను చూపిస్తుందితీవ్రత మాడ్యులేటెడ్ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్స్‌లో డైరెక్ట్ డిటెక్షన్ (IMDD). LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ 25% SD-FEC పరిమితి కంటే 3.8 × 10⁻² యొక్క కొలిచిన BER తో 176 GBD యొక్క సంకేత రేటుతో PAM8 సిగ్నల్‌లను ప్రసారం చేయగలదని ప్రయోగాలు చూపిస్తున్నాయి. 200 GBD PAM4 మరియు 208 GBD PAM2 రెండింటికీ, BER 15% SD-FEC మరియు 7% HD-FEC యొక్క ప్రవేశం కంటే గణనీయంగా తక్కువగా ఉంది. కంటి మరియు హిస్టోగ్రామ్ పరీక్ష ఫలితాలు మూర్తి 3 లో LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్‌ను అధిక-స్పీడ్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్స్‌లో అధిక సరళ మరియు తక్కువ బిట్ లోపం రేటుతో ఉపయోగించవచ్చని నిరూపిస్తుంది.

Fig. 2 కోసం LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ ఉపయోగించి ప్రయోగంతీవ్రత మాడ్యులేటెడ్ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్ (ఎ) ప్రయోగాత్మక పరికరంలో డైరెక్ట్ డిటెక్షన్ (IMDD); . . (డి) పామ్ 2, పామ్ 4, పామ్ 8 మాడ్యులేషన్ కింద కంటి పటాలు మరియు గణాంక హిస్టోగ్రామ్‌లు.

ఈ పని మొట్టమొదటి హై-స్పీడ్ LTOI ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్‌ను 3 DB బ్యాండ్‌విడ్త్ 110 GHz తో ప్రదర్శిస్తుంది. ఇంటెన్సిటీ మాడ్యులేషన్ డైరెక్ట్ డిటెక్షన్ IMDD ట్రాన్స్మిషన్ ప్రయోగాలలో, పరికరం 405 GBIT/S యొక్క ఒకే క్యారియర్ నెట్ డేటా రేటును సాధిస్తుంది, ఇది LNOI మరియు ప్లాస్మా మాడ్యులేటర్లు వంటి ఇప్పటికే ఉన్న ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ల యొక్క ఉత్తమ పనితీరుతో పోల్చబడుతుంది. భవిష్యత్తులో, మరింత క్లిష్టంగా ఉపయోగించడంIQ మాడ్యులేటర్నమూనాలు లేదా మరింత అధునాతన సిగ్నల్ లోపం దిద్దుబాటు పద్ధతులు లేదా క్వార్ట్జ్ సబ్‌స్ట్రెట్స్ వంటి తక్కువ మైక్రోవేవ్ లాస్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లను ఉపయోగించడం, లిథియం టాంటలేట్ పరికరాలు 2 టిబిటి/సె లేదా అంతకంటే ఎక్కువ కమ్యూనికేషన్ రేట్లను సాధిస్తాయని భావిస్తున్నారు. LTOI యొక్క నిర్దిష్ట ప్రయోజనాలతో కలిపి, తక్కువ బైర్‌ఫ్రింగెన్స్ మరియు ఇతర RF ఫిల్టర్ మార్కెట్లలో దాని విస్తృతమైన అనువర్తనం కారణంగా స్కేల్ ఎఫెక్ట్, లిథియం టాంటలేట్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ తరువాతి తరం హై-స్పీడ్ ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ నెట్‌వర్క్‌లు మరియు మైక్రోవేవ్ ఫోటానిక్స్ వ్యవస్థల కోసం తక్కువ-ధర, తక్కువ-శక్తి మరియు అల్ట్రా-హై-హై-హై-హై-హై-హై-హై-హై-హై-హై-హై-హై-హై-స్పీడ్ పరిష్కారాలను అందిస్తుంది.