Framtíðraf-ljósleiðara
Rafsegulmótarar gegna lykilhlutverki í nútíma ljósfræðilegum rafeindakerfum og gegna mikilvægu hlutverki á mörgum sviðum, allt frá samskiptum til skammtafræði með því að stjórna eiginleikum ljóss. Þessi grein fjallar um núverandi stöðu, nýjustu byltingar og framtíðarþróun tækni rafsegulmótara.
Mynd 1: Samanburður á afköstum mismunandiljósleiðaritækni, þar á meðal þunnfilmu litíumníóbat (TFLN), III-V rafgleypnistillara (EAM), kísil- og fjölliðustillara hvað varðar innsetningartap, bandbreidd, orkunotkun, stærð og framleiðslugetu.
Hefðbundnar rafsegulmótorar úr sílikoni og takmarkanir þeirra
Ljósrafstýringar úr kísil hafa verið grunnurinn að ljósleiðarakerfum í mörg ár. Byggt á plasmadreifingaráhrifum hafa slík tæki náð miklum framförum á síðustu 25 árum og aukið gagnaflutningshraða um þrjár stærðargráður. Nútímalegir sílikonstýringar geta náð fjögurra þrepa púlsamplitude mótun (PAM4) allt að 224 Gb/s og jafnvel meira en 300 Gb/s með PAM8 mótun.
Hins vegar standa sílikon-byggðir mótunarbúnaður frammi fyrir grundvallartakmörkunum sem stafa af efniseiginleikum. Þegar ljósleiðarar þurfa baud-hraða yfir 200+ Gbaud er erfitt að mæta bandvídd þessara tækja til að mæta eftirspurninni. Þessi takmörkun stafar af eðlislægum eiginleikum sílikons - jafnvægið milli þess að forðast óhóflegt ljóstap og viðhalda nægilegri leiðni skapar óhjákvæmilegar málamiðlanir.
Ný tækni og efni fyrir mótunarbúnað
Takmarkanir hefðbundinna kísill-byggðra mótora hafa knúið áfram rannsóknir á öðrum efnum og samþættingartækni. Þunnfilmu litíumníóbat hefur orðið einn efnilegasti vettvangurinn fyrir nýja kynslóð mótora.Þunnfilmu litíumníóbat rafsegulmótorarerfir framúrskarandi eiginleika litíumníóbats í lausu, þar á meðal: breitt gegnsætt glugga, stórt rafsegulfræðilegt stuðull (r33 = 31 pm/V) línuleg fruma Kerrs áhrif geta starfað á mörgum bylgjulengdarsviðum
Nýlegar framfarir í þunnfilmu litíumníóbattækni hafa skilað merkilegum árangri, þar á meðal mótunarbúnaði sem starfar við 260 Gbaud og gagnahraða upp á 1,96 Tb/s á rás. Vettvangurinn hefur einstaka kosti eins og CMOS-samhæfa drifspennu og 3-dB bandvídd upp á 100 GHz.
Ný tækniforrit
Þróun rafsegulmótora tengist náið nýjum notkunarmöguleikum á mörgum sviðum. Á sviði gervigreindar og gagnavera,háhraða mótunarbúnaðureru mikilvæg fyrir næstu kynslóð tenginga og gervigreindartölvuforrit knýja áfram eftirspurn eftir 800G og 1.6T tengitækjum. Mótunartækni er einnig notuð í: skammtaupplýsingavinnslu taugafræðilega útreikninga tíðnimótaða samfellda bylgju (FMCW) lidar örbylgjufótónatækni
Sérstaklega sýna þunnfilmu litíumníóbat rafsegulmótarar styrk í ljósfræðilegum reiknivélum, þar sem þeir veita hraða lágorkumótun sem flýtir fyrir vélanámi og gervigreindarforritum. Slíkir mótarar geta einnig starfað við lágt hitastig og henta fyrir skammtafræðileg viðmót í ofurleiðandi línum.
Þróun næstu kynslóðar rafsegulmótara stendur frammi fyrir nokkrum stórum áskorunum: Framleiðslukostnaður og umfang: Þunnfilmu litíumníóbatmótarar eru nú takmarkaðir við 150 mm skífuframleiðslu, sem leiðir til hærri kostnaðar. Iðnaðurinn þarf að stækka stærð skífanna en viðhalda einsleitni og gæðum filmunnar. Samþætting og samhönnun: Árangursrík þróun áafkastamiklir mótunarbúnaðurkrefst alhliða samhönnunargetu, sem felur í sér samstarf ljósrafeinda- og rafeindaflíshönnuða, EDA-birgja, uppspretta og umbúðasérfræðinga. Flækjustig framleiðslu: Þó að kísil-byggð ljósrafeindaferli séu minna flókin en háþróuð CMOS-rafeindatækni, þá krefst það mikillar sérfræðiþekkingar og hagræðingar framleiðsluferla til að ná stöðugri afköstum og nýtni.
Knúið áfram af uppgangi gervigreindar og landfræðilegum þáttum hefur sviðið fengið auknar fjárfestingar frá stjórnvöldum, atvinnulífinu og einkageiranum um allan heim, sem skapar ný tækifæri til samstarfs milli fræðasamfélagsins og atvinnulífsins og lofar góðu um að flýta fyrir nýsköpun.
Birtingartími: 30. des. 2024