Framtíð rafoptískra mótara

Framtíðin árafoptískir mótunartæki

Rafmagnsmælir gegna lykilhlutverki í nútíma sjónrænum kerfum, gegna mikilvægu hlutverki á mörgum sviðum, allt frá samskiptum til skammtatölvunar með því að stjórna eiginleikum ljóss. Þessi grein fjallar um núverandi stöðu, nýjustu byltinguna og framtíðarþróun á rafoptískum mótunartækni

Mynd 1: Árangurssamanburður mismunandioptískur mótaritækni, þar á meðal þunnfilmu litíum níóbat (TFLN), III-V rafmagns frásogsmótara (EAM), sílikon-undirstaða og fjölliða mótara hvað varðar innsetningartaps, bandbreidd, orkunotkun, stærð og framleiðslugetu.

Hefðbundin sílikon-undirstaða rafsjónatækni mótara og takmarkanir þeirra

Kísil-undirstaða ljósafmagnsljósmótarar hafa verið undirstaða sjónsamskiptakerfa í mörg ár. Byggt á plasmadreifingaráhrifum hafa slík tæki tekið ótrúlegum framförum á undanförnum 25 árum, aukið gagnaflutningshraða um þrjár stærðargráður. Nútíma sílikon-undirstaða mótunartæki geta náð 4-þrepa púlsamplitude mótun (PAM4) allt að 224 Gb/s, og jafnvel meira en 300 Gb/s með PAM8 mótun.

Hins vegar, sílikon-undirstaða mótunartæki standa frammi fyrir grundvallar takmörkunum sem stafa af efniseiginleikum. Þegar sjónsenditæki þurfa meira en 200+ Gbaud flutningshraða er erfitt að mæta eftirspurninni með bandbreidd þessara tækja. Þessi takmörkun stafar af eðlislægum eiginleikum kísils - jafnvægið að forðast óhóflegt ljóstap en viðhalda nægilegri leiðni skapar óumflýjanleg málamiðlun.

Ný mótunartækni og efni

Takmarkanir hefðbundinna sílikon-undirstaða mótara hafa knúið áfram rannsóknir á öðrum efnum og samþættingartækni. Þunn filmu litíumníóbat er orðinn einn af efnilegustu vettvangnum fyrir nýja kynslóð mótara.Þunn filmu litíumníóbat rafsjóntækierfa framúrskarandi eiginleika litíumníóbats í lausu, þar á meðal: breiður gegnsær gluggi, stór raf-sjónstuðull (r33 = 31 pm/V) línuleg frumu Kerrs áhrif geta starfað á mörgum bylgjulengdarsviðum

Nýlegar framfarir í þunnfilmu litíumníóbattækni hafa skilað ótrúlegum árangri, þar á meðal mótunartæki sem starfar á 260 Gbaud með gagnahraða upp á 1,96 Tb/s á hverja rás. Pallurinn hefur einstaka kosti eins og CMOS-samhæfða drifspennu og 3-dB bandbreidd 100 GHz.

Ný tækniforrit

Þróun rafsjóntækjamótara er nátengd nýjum forritum á mörgum sviðum. Á sviði gervigreindar og gagnavera,háhraða mótaraeru mikilvæg fyrir næstu kynslóð samtenginga og gervigreind tölvuforrit ýta undir eftirspurn eftir 800G og 1.6T innstungnum senditækjum. Mótunartækni er einnig beitt á: skammtaupplýsingavinnslu neuromorphic computing Frequency modulated continuous wave (FMCW) lidar örbylgjuljóseindatækni

Sérstaklega sýna þunnfilmu litíumníóbat rafsjónrænir mótunartæki styrkleika í sjónrænum tölvuvinnsluvélum, sem veita hraðvirka lágaflsmótun sem flýtir fyrir vélanámi og gervigreindarforritum. Slíkir mótunartæki geta einnig starfað við lágt hitastig og henta fyrir skammtaklassísk tengi í ofurleiðaralínum.

Þróun næstu kynslóðar rafsjóntækjastýra stendur frammi fyrir nokkrum stórum áskorunum: Framleiðslukostnaður og umfang: þunnfilmu litíumníóbatmótara eru eins og er takmörkuð við 150 mm skífuframleiðslu, sem leiðir til hærri kostnaðar. Iðnaðurinn þarf að stækka oblátastærð en viðhalda einsleitni og gæðum kvikmyndarinnar. Samþætting og samhönnun: Árangursrík þróun áhágæða mótunartækikrefst alhliða samhönnunargetu, sem felur í sér samvinnu ljóstækni- og rafeindakubba, EDA birgja, uppsprettur og umbúðasérfræðinga. Framleiðsluflækjustig: Þó að kísil-undirstaða ljóseindatækni séu minna flókin en háþróuð CMOS rafeindatækni, krefst það umtalsverðrar sérfræðiþekkingar og hagræðingar í framleiðsluferli til að ná stöðugum afköstum og afrakstur.

Knúið áfram af gervigreindaruppsveiflu og landfræðilegum þáttum, fær sviðið auknar fjárfestingar frá stjórnvöldum, iðnaði og einkageiranum um allan heim, sem skapar ný tækifæri til samstarfs milli háskóla og atvinnulífs og lofar að flýta fyrir nýsköpun.