Lithium tantalate (LTOI) taas nga tulin nga electro-optic modulator

Taas nga tulin sa Lithium tantalate (LTOI)modulator sa elektro-optiko

Padayon nga nagtubo ang trapiko sa datos sa tibuok kalibutan, tungod sa kaylap nga pagsagop sa mga bag-ong teknolohiya sama sa 5G ug artificial intelligence (AI), nga naghatag ug dakong hagit alang sa mga transceiver sa tanang lebel sa optical networks. Sa partikular, ang sunod nga henerasyon nga electro-optic modulator nga teknolohiya nanginahanglan ug dakong pagtaas sa data transfer rates ngadto sa 200 Gbps sa usa ka channel samtang nagpamenos sa konsumo sa enerhiya ug gasto. Sa miaging pipila ka tuig, ang teknolohiya sa silicon photonics kaylap nga gigamit sa merkado sa optical transceiver, tungod kay ang silicon photonics mahimong mass-produced gamit ang hamtong nga proseso sa CMOS. Bisan pa, ang mga SOI electro-optic modulator nga nagsalig sa carrier dispersion nag-atubang ug dakong hagit sa bandwidth, konsumo sa kuryente, free carrier absorption ug modulation nonlinearity. Ang ubang mga ruta sa teknolohiya sa industriya naglakip sa InP, thin film lithium niobate LNOI, electro-optical polymers, ug uban pang multi-platform heterogeneous integration solutions. Ang LNOI giisip nga solusyon nga makab-ot ang labing maayo nga performance sa ultra-high speed ug low power modulation, bisan pa, kini karon adunay pipila ka mga hagit sa mga termino sa proseso sa mass production ug gasto. Bag-ohay lang, gilunsad sa team ang usa ka thin film lithium tantalate (LTOI) integrated photonic platform nga adunay maayo kaayong photoelectric properties ug large-scale manufacturing, nga gilauman nga motakdo o molabaw pa gani sa performance sa lithium niobate ug silicon optical platforms sa daghang aplikasyon. Apan, hangtod karon, ang core device sakomunikasyon sa optika, ang ultra-high speed electro-optic modulator, wala pa mapamatud-i sa LTOI.

Niini nga pagtuon, ang mga tigdukiduki unang nagdisenyo sa LTOI electro-optic modulator, ang istruktura niini gipakita sa Figure 1. Pinaagi sa disenyo sa istruktura sa matag layer sa lithium tantalate sa insulator ug sa mga parameter sa microwave electrode, ang pagpares sa propagation speed sa microwave ug light wave samodulator nga elektro-optikalnatuman. Mahitungod sa pagpakunhod sa pagkawala sa microwave electrode, ang mga tigdukiduki niini nga trabaho sa unang higayon nagsugyot sa paggamit sa pilak isip materyal sa elektrod nga adunay mas maayong conductivity, ug ang pilak nga elektrod gipakita nga nakapakunhod sa pagkawala sa microwave ngadto sa 82% kon itandi sa kaylap nga gigamit nga bulawan nga elektrod.

HULAGWAY 1 Istruktura sa LTOI electro-optic modulator, disenyo sa pagpares sa hugna, pagsulay sa pagkawala sa electrode sa microwave.

Ang FIG. 2 nagpakita sa eksperimental nga aparato ug mga resulta sa LTOI electro-optic modulator para sagi-modulate ang intensidaddirect detection (IMDD) sa mga optical communication system. Ang mga eksperimento nagpakita nga ang LTOI electro-optic modulator makapadala og mga PAM8 signal sa sign rate nga 176 GBd nga adunay gisukod nga BER nga 3.8×10⁻² nga ubos sa 25% SD-FEC threshold. Para sa 200 GBd PAM4 ug 208 GBd PAM2, ang BER mas ubos kay sa threshold nga 15% SD-FEC ug 7% HD-FEC. Ang resulta sa eye ug histogram test sa Figure 3 nagpakita nga ang LTOI electro-optic modulator magamit sa high-speed communication systems nga adunay taas nga linearity ug ubos nga bit error rate.

HULAGWAY 2 Eksperimento gamit ang LTOI electro-optic modulator para saGi-modulate ang intensidadDirect Detection (IMDD) sa optical communication system (a) experimental device; (b) Ang gisukod nga bit error rate (BER) sa PAM8(pula), PAM4(berde) ug PAM2(asul) nga mga signal isip function sa sign rate; (c) Gikuha nga magamit nga information rate (AIR, dashed line) ug associated net data rate (NDR, solid line) para sa mga sukod nga adunay bit-error rate values ​​nga ubos sa 25% SD-FEC limit; (d) Mga mapa sa mata ug statistical histograms ubos sa PAM2, PAM4, PAM8 modulation.

Kini nga trabaho nagpakita sa unang high-speed LTOI electro-optic modulator nga adunay 3 dB bandwidth nga 110 GHz. Sa mga eksperimento sa intensity modulation direct detection IMDD transmission, ang device nakab-ot ang single carrier net data rate nga 405 Gbit/s, nga ikatandi sa pinakamaayong performance sa kasamtangang electro-optical platforms sama sa LNOI ug plasma modulators. Sa umaabot, ang paggamit sa mas komplikado ngaIQ modulatormga disenyo o mas abante nga mga teknik sa pagtul-id sa sayop sa signal, o paggamit sa mas ubos nga microwave loss substrates sama sa quartz substrates, ang mga lithium tantalate device gilauman nga makab-ot ang mga rate sa komunikasyon nga 2 Tbit/s o mas taas pa. Inubanan sa mga piho nga bentaha sa LTOI, sama sa mas ubos nga birefringence ug ang scale effect tungod sa kaylap nga aplikasyon niini sa ubang mga merkado sa RF filter, ang teknolohiya sa lithium tantalate photonics maghatag og barato, ubos nga gahum ug ultra-high-speed nga mga solusyon alang sa sunod nga henerasyon nga high-speed optical communication networks ug microwave photonics systems.