Lithium -Tantalat (LTOI) HochgeschwindigkeitElektrooptischer Modulator
Der globale Datenverkehr wächst weiter, was durch die weit verbreitete Einführung neuer Technologien wie 5G und künstliche Intelligenz (KI) angetrieben wird, was Transceiver auf allen Ebenen von optischen Netzwerken erhebliche Herausforderungen stellt. Insbesondere erfordert die Electrooptic-Modulator-Technologie der nächsten Generation eine erhebliche Erhöhung der Datenübertragungsraten auf 200 Gbit / s in einem einzigen Kanal und senkt gleichzeitig den Energieverbrauch und die Kosten. In den letzten Jahren wurde die Siliziumphotonik-Technologie im optischen Transceiver-Markt weit verbreitet, hauptsächlich aufgrund der Tatsache, dass die Siliziumphotonik unter Verwendung des reifen CMOS-Prozesss in Massenproduktion hergestellt werden kann. SOI Elektrooptische Modulatoren, die sich auf die Dispersion der Träger stützen, stehen jedoch vor großen Herausforderungen in der Bandbreite, dem Stromverbrauch, der Absorption der freien Träger und der Nichtlinearität. Weitere Technologierouten in der Branche sind INP, Dünnfilm-Lithium-Niobat-Lnoi, elektrooptische Polymere und andere heterogene Integrationslösungen mit mehreren Plattform. LNOI gilt als die Lösung, die die beste Leistung in der ultrahoch-hohen Geschwindigkeit und der geringen Leistungsmodulation erzielen kann. Derzeit hat es einige Herausforderungen in Bezug auf den Massenproduktionsprozess und die Kosten. Kürzlich hat das Team eine integrierte photonische Plattform von Lithium Tantalat (LTOI) mit hervorragenden photoelektrischen Eigenschaften und groß angelegten Fertigung auf den Markt gebracht. Bisher das Kerngerät von bisheroptische KommunikationDer ultrahohe elektrooptische Modulator der Geschwindigkeit wurde in LTOI nicht verifiziert.
In dieser Studie entwarfen die Forscher zum ersten Mal den LTOI-Elektrooptikummodulator, dessen Struktur in Abbildung 1 dargestellt ist. Durch das Design der Struktur jeder Lithium-Tantalat am Isolator und die Parameter der Mikrowellenelektrode, die Ausbreitungsgeschwindigkeitsanpassung der Mikrowelle und die Lichtwelle in derElektrooptischer Modulatorwird realisiert. In Bezug auf die Reduzierung des Verlusts der Mikrowellenelektrode schlugen die Forscher dieser Arbeit zum ersten Mal die Verwendung von Silber als Elektrodenmaterial mit besserer Leitfähigkeit vor, und die Silberelektrode reduzierte den Mikrowellenverlust im Vergleich zur weit verbreiteten Goldelektrode auf 82%.
FEIGE. 1 LTOI Elektrooptische Modulatorstruktur, Phasenanpassungsdesign, Mikrowellenelektrodenverlusttest.
FEIGE. 2 zeigt den experimentellen Apparat und die Ergebnisse des LTOI-Elektrooptikmodulators fürIntensität moduliertDirekte Erkennung (IMDD) in optischen Kommunikationssystemen. Die Experimente zeigen, dass der LTOI-Elektrooptikmodulator PAM8-Signale mit einer Vorzeichenrate von 176 GBD mit einem gemessenen BER von 3,8 × 10 ° C unter dem 25% SD-FEC-Schwellenwert übertragen kann. Für sowohl 200 GBD PAM4 als auch 208 GBD PAM2 war BER signifikant niedriger als der Schwellenwert von 15% SD-FEC und 7% HD-FEC. Der Eye- und Histogramm-Test ergeben sich in Abbildung 3 visuell, dass der LTOI-Elektrooptikmodulator in Hochgeschwindigkeitskommunikationssystemen mit hoher Linearität und niedrigem Bitfehlerrate verwendet werden kann.
FEIGE. 2 Experimentieren Sie mit LTOI-Elektrooptikummodulator fürIntensität moduliertDirekte Erkennung (IMDD) im optischen Kommunikationssystem (a) experimentelles Gerät; (b) die gemessene Bitfehlerrate (BER) von PAM8 (rot), PAM4 (grün) und PAM2 (blau) als Funktion des Vorzeichensatzes; (c) extrahierte nutzbare Informationsrate (Luft, gestrichelte Linie) und zugehörige Nettodatenrate (NDR, durchgezogene Linie) für Messungen mit Bit-Erre-Rate-Werten unter der 25% SD-FEC-Grenze; (D) Augenkarten und statistische Histogramme unter PAM2, PAM4, PAM8 -Modulation.
Diese Arbeit zeigt den ersten Hochgeschwindigkeits-LTOI-elektrooptischen Modulator mit einer 3-dB-Bandbreite von 110 GHz. In der Intensitätsmodulation direkter Nachweis-IMDD-Transmissionsexperimente erreicht das Gerät eine einzelne Netto-Datenrate von 405 Gbit/s, die mit der besten Leistung vorhandener elektrooptischer Plattformen wie LNOI- und Plasmamodulatoren vergleichbar ist. In Zukunft komplexere Verwendung von komplexerIQ -ModulatorKonstruktionen oder fortgeschrittenere Signalfehlerkorrektechniken oder unter Verwendung von Substraten mit niedrigerem Mikrowellenverlust wie Quarzsubstraten werden von Lithium -Tantalat -Geräten erwartet, dass sie Kommunikationsraten von 2 TBIT/S oder höher erreichen. In Kombination mit den spezifischen Vorteilen von LTOI, wie beispielsweise niedrigere Doppelbrechung und den Skaleneffekt aufgrund ihrer weit verbreiteten Anwendung in anderen HF-Filtermärkten, bietet Lithium-Tantalat-Photonik-Technologie für die Photonik-Systeme mit hohen Geschwindigkeiten mit hoher Geschwindigkeits-Kommunikationsnetzwerke und Mikrowave-Systeme mit hoher Leistung und ultrahochgeschnittenen Netzwerken und -mikrowaven-Systemen.
Postzeit: Dec-11-2024