리튬 탄탈 레이트 (LTOI) 고속전기 광학 변조기
5G 및 인공 지능 (AI)과 같은 새로운 기술의 광범위한 채택으로 인해 글로벌 데이터 트래픽이 계속 증가하고 있으며, 이는 모든 수준의 광학 네트워크에서 트랜시버에게 중요한 과제를 제기합니다. 구체적으로, 차세대 전기 광학 조절기 기술은 단일 채널에서 200Gbps 로의 데이터 전송 속도를 크게 증가시키는 동시에 에너지 소비 및 비용을 줄입니다. 지난 몇 년 동안 실리콘 광자 기술은 광학 트랜시버 시장에서 널리 사용되어 왔으며, 주로 실리콘 광자가 성숙한 CMOS 프로세스를 사용하여 대량 생산할 수 있기 때문입니다. 그러나, 캐리어 분산에 의존하는 SOI 전기 광학 조절기는 대역폭, 전력 소비, 자유 캐리어 흡수 및 변조 비선형 성에서 큰 도전에 직면한다. 업계의 다른 기술 경로에는 INP, 박막 리튬 니오 베이트 LNOI, 전기 광학 중합체 및 기타 다중 플랫폼 이종 통합 솔루션이 포함됩니다. LNOI는 초고속 속도와 저전력 변조에서 최상의 성능을 달성 할 수있는 솔루션으로 간주되지만 현재 대량 생산 공정 및 비용 측면에서 몇 가지 과제가 있습니다. 최근이 팀은 우수한 광전 특성과 대규모 제조를 갖춘 박막 리튬 탄탈 레이트 (LTOI) 통합 광자 플랫폼을 출시했으며, 이는 많은 응용 분야에서 리튬 니오 베이트 및 실리콘 광학 플랫폼의 성능을 일치 시키거나 초과 할 것으로 예상됩니다. 그러나 지금까지는 핵심 장치입니다광학 통신, LTOI에서는 초고속 전기 광학 변조기가 검증되지 않았습니다.
이 연구에서 연구자들은 먼저 LTOI 전기 광학 조절기를 설계했으며, 그 구조는 그림 1에 나와 있습니다. 절연체에 대한 각 층의 리튬 층의 구조와 마이크로파 전극의 매개 변수의 구조, 마이크로파 및 광파의 전파 속도 매칭을 통해.전기 광학 변조기실현됩니다. 마이크로파 전극의 손실을 감소시키는 관점에서,이 연구의 연구자들은 처음으로 더 나은 전도도를 갖는 전극 재료로서은을 사용했으며,은 전극은 널리 사용되는 금 전극에 비해 마이크로파 손실을 82%로 줄이는 것으로 나타났습니다.
무화과. 1 LTOI 전기 광학 조절기 구조, 위상 매칭 설계, 마이크로파 전극 손실 테스트.
무화과. 도 2는 실험 장치 및 LTOI 전기 광학 조절기의 결과를 보여준다.강도 변조광학 통신 시스템의 직접 감지 (IMDD). 실험은 LTOI 전기 광학 조절기가 25% SD-FEC 임계 값 미만의 3.8 × 10 ²의 측정 된 BER로 176 GBD의 부호로 PAM8 신호를 전송할 수 있음을 보여준다. 200 GBD PAM4 및 208 GBD PAM2 모두에서 BER은 15% SD-FEC 및 7% HD-FEC의 임계 값보다 현저히 낮았습니다. 그림 3의 눈 및 히스토그램 테스트 결과는 LTOI 전기 광학 변조기가 선형성이 높은 고속 통신 시스템에 사용될 수 있음을 시각적으로 보여줍니다.
무화과. 2 LTOI 전기 광학 변조기를 사용한 실험강도 변조광학 통신 시스템에서 직접 탐지 (IMDD) (a) 실험 장치; (b) 부호의 함수로서 PAM8 (빨간색), PAM4 (녹색) 및 PAM2 (파란색) 신호의 측정 된 비트 오류율 (BER); (c) 25% SD-FEC 한계 미만의 비트 오류율 값을 갖는 측정에 대한 사용 가능한 정보 속도 (AIR, 점선) 및 관련 순 데이터 속도 (NDR, 실선)를 추출했습니다. (d) PAM2, PAM4, PAM8 변조 하의 눈지도 및 통계 히스토그램.
이 작업은 110GHz의 3dB 대역폭을 갖는 최초의 고속 LTOI 전기 광학 변조기를 보여줍니다. 강도 변조 직접 탐지 IMDD 전송 실험에서,이 장치는 405 GBIT/S의 단일 캐리어 순 데이터 속도를 달성하며, 이는 LNOI 및 플라즈마 변조기와 같은 기존 전기 광학 플랫폼의 최상의 성능과 비교할 수 있습니다. 앞으로 더 복잡한 사용IQ 변조기설계 이상의 고급 신호 오차 보정 기술, 또는 석영 기판과 같은 낮은 마이크로파 손실 기판을 사용하는 리튬 탄탈 레이트 장치는 2 tbit/s 이상의 통신 속도를 달성 할 것으로 예상됩니다. 다른 RF 필터 시장에서 광범위한 응용으로 인한 Birepringence가 낮은 Birepringence 및 스케일 효과와 같은 LTOI의 특정 장점과 결합하여 Litium tantalate Photonics 기술은 차세대 고속 광학 통신 네트워크 및 마이크로 웨이브 광자 시스템을위한 저비용, 저전력 및 초고속 솔루션을 제공 할 것입니다.
시간 후 : 12 월 11-2024 년