Au lithium Tantalate (LTOI) à grande vitessemodulateur électro-optique
Le trafic de données mondial continue de croître, tiré par l'adoption généralisée de nouvelles technologies telles que la 5G et l'intelligence artificielle (AI), qui pose des défis importants pour les émetteurs-récepteurs à tous les niveaux de réseaux optiques. Plus précisément, la technologie du modulateur électro-optique de prochaine génération nécessite une augmentation significative des taux de transfert de données à 200 Gbit / s dans un seul canal tout en réduisant la consommation d'énergie et les coûts. Au cours des dernières années, la technologie photonique de silicium a été largement utilisée sur le marché optique des émetteurs-récepteurs, principalement en raison du fait que la photonique en silicium peut être produite en masse en utilisant le processus CMOS mature. Cependant, les modulateurs SOI électro-optiques qui reposent sur la dispersion des porteurs sont confrontés à de grands défis dans la bande passante, la consommation d'énergie, l'absorption des porteurs libres et la non-linéarité de modulation. Les autres voies technologiques de l'industrie comprennent InP, le LNOI au lithium niobate à couches minces, les polymères électro-optiques et d'autres solutions d'intégration hétérogènes multiplateformes. Le LNOI est considéré comme la solution qui peut réaliser les meilleures performances en vitesse ultra-élevée et à faible puissance, mais elle a actuellement certains défis en termes de processus de production de masse et de coût. Récemment, l'équipe a lancé une plate-forme photonique intégrée au lithium Tantalate (LTOI) à film mince (LTOI) avec d'excellentes propriétés photoélectriques et une fabrication à grande échelle, qui devrait correspondre ou même dépasser les performances des plates-formes de niobate de lithium et de silicium dans de nombreuses applications. Cependant, jusqu'à présent, le dispositif central decommunication optique, le modulateur électro-optique ultra-élevé, n'a pas été vérifié dans le LTOI.
Dans cette étude, les chercheurs ont d'abord conçu le modulateur électro-optique LTOI, dont la structure est illustrée à la figure 1. Grâce à la conception de la structure de chaque couche d'antonate de lithium sur l'isolateur et des paramètres de l'électrode micro-ondes, la vitesse de propagation correspondant à la micro-ondes et à l'onde légère dans l'onde de la lumière dans l'onde dans l'onde de la lumière dans l'onde dans l'onde de la lumière dans l'onde dans l'onde de la lumière dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde dans l'onde de la lumière dans l'onmodulateur électro-optiqueest réalisé. En termes de réduction de la perte de l'électrode à micro-ondes, les chercheurs de ce travail ont pour la première fois proposé l'utilisation de l'argent comme matériau d'électrode avec une meilleure conductivité, et l'électrode d'argent a été démontrée pour réduire la perte de micro-ondes à 82% par rapport à l'électrode en or largement utilisée.
FIGUE. 1 LTOI Structure du modulateur électro-optique, conception de correspondance de phase, test de perte d'électrodes micro-ondes.
FIGUE. 2 montre l'appareil expérimental et les résultats du modulateur électro-optique LTOI pourIntensité moduléeDétection directe (IMDD) dans les systèmes de communication optique. Les expériences montrent que le modulateur électro-optique LTOI peut transmettre des signaux PAM8 à une vitesse de signe de 176 gbd avec un BER mesuré de 3,8 × 10⁻² en dessous du seuil SD-FEC à 25%. Pour les 200 GBD PAM4 et 208 GBD PAM2, le BER était significativement inférieur au seuil de 15% SD-FEC et 7% HD-FEC. Les résultats du test des yeux et de l'histogramme de la figure 3 démontrent visuellement que le modulateur électro-optique LTOI peut être utilisé dans des systèmes de communication à grande vitesse avec une linéarité élevée et un taux d'erreur bit faible.
FIGUE. 2 Expérience utilisant le modulateur électro-optique LTOI pourIntensité moduléeDétection directe (IMDD) dans le système de communication optique (A) Dispositif expérimental; (b) Le taux d'erreur de bit mesuré (BER) de Pam8 (rouge), PAM4 (vert) et Pam2 (bleu) signale en fonction du taux de signe; (c) Extrait le taux d'information utilisable (air, ligne pointillée) et le débit de données net associé (NDR, ligne continue) pour les mesures avec des valeurs de taux d'erreur binaire inférieures à la limite SD-FEC de 25%; (D) Cartes oculaires et histogrammes statistiques sous Pam2, Pam4, Pam8 Modulation.
Ce travail démontre le premier modulateur électro-optique LTOI à grande vitesse avec une bande passante de 3 dB de 110 GHz. Dans la modulation d'intensité des expériences de transmission IMDD de détection directe, l'appareil atteint un débit de données net de transporteur unique de 405 gbit / s, ce qui est comparable aux meilleures performances des plates-formes électro-optiques existantes telles que les modulateurs LNOI et plasma. À l'avenir, en utilisant plus complexeModulateur de QIDes conceptions ou des techniques de correction d'erreur de signal plus avancées, ou en utilisant des substrats de perte de micro-ondes inférieurs tels que les substrats de quartz, les dispositifs adhérents au lithium devraient atteindre des taux de communication de 2 tbit / s ou plus. Combiné avec les avantages spécifiques de LTOI, tels que la bêtise inférieure et l'effet d'échelle en raison de son application généralisée sur d'autres marchés de filtres RF, la technologie photonique au lithium Tantalate fournira des réseaux de communication optique à faible coût, à faible puissance et à ultra-haute vitesse pour les réseaux de communication optique à grande vitesse de nouvelle génération et les systèmes de photoniques micro-ondes.
Heure du poste: 11 décembre 2024