ఎలక్ట్రో ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్ల భవిష్యత్తు

యొక్క భవిష్యత్తుఎలక్ట్రో ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్లు

ఎలక్ట్రో ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్లు ఆధునిక ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్స్‌లో ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తాయి, కాంతి లక్షణాలను నియంత్రించడం ద్వారా కమ్యూనికేషన్ నుండి క్వాంటం కంప్యూటింగ్ వరకు అనేక రంగాలలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి. ఈ పేపర్ ఎలక్ట్రో ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ టెక్నాలజీ యొక్క ప్రస్తుత స్థితి, తాజా పురోగతి మరియు భవిష్యత్తు అభివృద్ధి గురించి చర్చిస్తుంది

మూర్తి 1: విభిన్న పనితీరు పోలికఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్థిన్ ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ (TFLN), III-V ఎలక్ట్రికల్ అబ్సార్ప్షన్ మాడ్యులేటర్‌లు (EAM), సిలికాన్ ఆధారిత మరియు పాలిమర్ మాడ్యులేటర్‌లు చొప్పించే నష్టం, బ్యాండ్‌విడ్త్, విద్యుత్ వినియోగం, పరిమాణం మరియు తయారీ సామర్థ్యంతో సహా సాంకేతికతలు.

సాంప్రదాయ సిలికాన్ ఆధారిత ఎలక్ట్రో ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్లు మరియు వాటి పరిమితులు

సిలికాన్ ఆధారిత ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ లైట్ మాడ్యులేటర్లు చాలా సంవత్సరాలుగా ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లకు ఆధారం. ప్లాస్మా వ్యాప్తి ప్రభావం ఆధారంగా, అటువంటి పరికరాలు గత 25 ఏళ్లలో విశేషమైన పురోగతిని సాధించాయి, డేటా బదిలీ రేట్లను మూడు ఆర్డర్‌ల పరిమాణంలో పెంచాయి. ఆధునిక సిలికాన్-ఆధారిత మాడ్యులేటర్‌లు 224 Gb/s వరకు 4-స్థాయి పల్స్ యాంప్లిట్యూడ్ మాడ్యులేషన్ (PAM4)ని మరియు PAM8 మాడ్యులేషన్‌తో 300 Gb/s కంటే ఎక్కువ సాధించగలవు.

అయినప్పటికీ, సిలికాన్-ఆధారిత మాడ్యులేటర్లు భౌతిక లక్షణాల నుండి ఉత్పన్నమయ్యే ప్రాథమిక పరిమితులను ఎదుర్కొంటాయి. ఆప్టికల్ ట్రాన్స్‌సీవర్‌లకు 200+ Gbaud కంటే ఎక్కువ బాడ్ రేట్లు అవసరమైనప్పుడు, ఈ పరికరాల బ్యాండ్‌విడ్త్ డిమాండ్‌ను తీర్చడం కష్టం. ఈ పరిమితి సిలికాన్ యొక్క స్వాభావిక లక్షణాల నుండి వచ్చింది - తగినంత వాహకతను కొనసాగిస్తూ అధిక కాంతి నష్టాన్ని నివారించే సమతుల్యత అనివార్యమైన ట్రేడ్‌ఆఫ్‌లను సృష్టిస్తుంది.

ఎమర్జింగ్ మాడ్యులేటర్ టెక్నాలజీ మరియు మెటీరియల్స్

సాంప్రదాయ సిలికాన్-ఆధారిత మాడ్యులేటర్‌ల పరిమితులు ప్రత్యామ్నాయ పదార్థాలు మరియు ఏకీకరణ సాంకేతికతలపై పరిశోధనను నడిపించాయి. థిన్ ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ కొత్త తరం మాడ్యులేటర్‌లకు అత్యంత ఆశాజనకమైన ప్లాట్‌ఫారమ్‌లలో ఒకటిగా మారింది.సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్లుబల్క్ లిథియం నియోబేట్ యొక్క అద్భుతమైన లక్షణాలను వారసత్వంగా పొందండి, వీటితో సహా: విస్తృత పారదర్శక విండో, పెద్ద ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ కోఎఫీషియంట్ (r33 = 31 pm/V) లీనియర్ సెల్ కెర్స్ ప్రభావం బహుళ తరంగదైర్ఘ్య పరిధులలో పనిచేయగలదు

థిన్ ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ టెక్నాలజీలో ఇటీవలి పురోగతులు విశేషమైన ఫలితాలను అందించాయి, ఒక్కో ఛానెల్‌కు 1.96 Tb/s డేటా రేట్లతో 260 Gbaud వద్ద పనిచేసే మాడ్యులేటర్‌తో సహా. ప్లాట్‌ఫారమ్ CMOS-అనుకూల డ్రైవ్ వోల్టేజ్ మరియు 100 GHz యొక్క 3-dB బ్యాండ్‌విడ్త్ వంటి ప్రత్యేక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది.

ఎమర్జింగ్ టెక్నాలజీ అప్లికేషన్

ఎలక్ట్రో ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్‌ల అభివృద్ధి అనేక రంగాలలో అభివృద్ధి చెందుతున్న అనువర్తనాలకు దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. కృత్రిమ మేధస్సు మరియు డేటా సెంటర్ల రంగంలో,హై-స్పీడ్ మాడ్యులేటర్లుతదుపరి తరం ఇంటర్‌కనెక్షన్‌లకు ముఖ్యమైనవి మరియు AI కంప్యూటింగ్ అప్లికేషన్‌లు 800G మరియు 1.6T ప్లగ్ చేయదగిన ట్రాన్స్‌సీవర్‌ల కోసం డిమాండ్‌ను పెంచుతున్నాయి. మాడ్యులేటర్ సాంకేతికత దీనికి కూడా వర్తించబడుతుంది: క్వాంటం ఇన్ఫర్మేషన్ ప్రాసెసింగ్ న్యూరోమార్ఫిక్ కంప్యూటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ మాడ్యులేటెడ్ కంటిన్యూస్ వేవ్ (FMCW) లిడార్ మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ టెక్నాలజీ

ప్రత్యేకించి, సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్‌లు ఆప్టికల్ కంప్యూటేషనల్ ప్రాసెసింగ్ ఇంజిన్‌లలో బలాన్ని చూపుతాయి, మెషిన్ లెర్నింగ్ మరియు ఆర్టిఫిషియల్ ఇంటెలిజెన్స్ అప్లికేషన్‌లను వేగవంతం చేసే వేగవంతమైన తక్కువ-పవర్ మాడ్యులేషన్‌ను అందిస్తాయి. ఇటువంటి మాడ్యులేటర్లు తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా పనిచేయగలవు మరియు సూపర్ కండక్టింగ్ లైన్లలో క్వాంటం-క్లాసికల్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లకు అనుకూలంగా ఉంటాయి.

తరువాతి తరం ఎలక్ట్రో ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్‌ల అభివృద్ధి అనేక ప్రధాన సవాళ్లను ఎదుర్కొంటుంది: ఉత్పత్తి వ్యయం మరియు స్థాయి: సన్నని-పొర లిథియం నియోబేట్ మాడ్యులేటర్‌లు ప్రస్తుతం 150 mm పొర ఉత్పత్తికి పరిమితం చేయబడ్డాయి, ఫలితంగా అధిక ఖర్చులు ఉంటాయి. ఫిల్మ్ ఏకరూపత మరియు నాణ్యతను కొనసాగించేటప్పుడు పరిశ్రమ పొరల పరిమాణాన్ని విస్తరించాల్సిన అవసరం ఉంది. ఇంటిగ్రేషన్ మరియు కో-డిజైన్: విజయవంతమైన అభివృద్ధిఅధిక-పనితీరు గల మాడ్యులేటర్లుఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్ చిప్ డిజైనర్లు, EDA సరఫరాదారులు, ఫౌంట్లు మరియు ప్యాకేజింగ్ నిపుణుల సహకారంతో కూడిన సమగ్ర సహ-డిజైన్ సామర్థ్యాలు అవసరం. తయారీ సంక్లిష్టత: సిలికాన్-ఆధారిత ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్ ప్రక్రియలు అధునాతన CMOS ఎలక్ట్రానిక్స్ కంటే తక్కువ సంక్లిష్టంగా ఉన్నప్పటికీ, స్థిరమైన పనితీరు మరియు దిగుబడిని సాధించడానికి గణనీయమైన నైపుణ్యం మరియు తయారీ ప్రక్రియ ఆప్టిమైజేషన్ అవసరం.

AI విజృంభణ మరియు భౌగోళిక రాజకీయ కారకాల వల్ల, ఈ ఫీల్డ్ ప్రపంచవ్యాప్తంగా ప్రభుత్వాలు, పరిశ్రమలు మరియు ప్రైవేట్ రంగం నుండి పెరిగిన పెట్టుబడిని అందుకుంటుంది, విద్యా మరియు పరిశ్రమల మధ్య సహకారం కోసం కొత్త అవకాశాలను సృష్టిస్తుంది మరియు ఆవిష్కరణను వేగవంతం చేస్తుందని వాగ్దానం చేస్తుంది.