የኤሌክትሮ ኦፕቲካል ሞጁሎች የወደፊት ዕጣ

የወደፊት እ.ኤ.አኤሌክትሮ ኦፕቲካል ሞጁሎች

የኤሌክትሮ ኦፕቲክ ሞዱላተሮች የብርሃን ባህሪያትን በመቆጣጠር ከግንኙነት እስከ ኳንተም ኮምፒውቲንግ ድረስ በብዙ መስኮች ትልቅ ሚና በመጫወት በዘመናዊ የኦፕቲካል ሲስተም ውስጥ ማዕከላዊ ሚና ይጫወታሉ። ይህ ጽሑፍ የኤሌክትሮ ኦፕቲክ ሞዱላተር ቴክኖሎጂን ወቅታዊ ሁኔታ፣ የቅርብ ጊዜ ግኝቶችን እና የወደፊት እድገትን ያብራራል።

ምስል 1: የተለያየ የአፈፃፀም ንፅፅርኦፕቲካል ሞዱላተርቴክኖሎጂዎች፣ ስስ ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ (TFLN)፣ III-V ኤሌክትሪክ መምጠጥ መቀየሪያ (EAM)፣ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ እና ፖሊመር ሞዱለተሮችን ከማስገባት መጥፋት፣ የመተላለፊያ ይዘት፣ የሃይል ፍጆታ፣ መጠን እና የማምረት አቅም አንፃር።

ባህላዊ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ኤሌክትሮ ኦፕቲክ ሞጁሎች እና ውሱንነታቸው

በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ የፎቶ ኤሌክትሪክ መብራቶች ለብዙ አመታት የኦፕቲካል መገናኛ ዘዴዎች መሰረት ናቸው. በፕላዝማ ስርጭት ተጽእኖ ላይ በመመስረት, እንደዚህ ያሉ መሳሪያዎች ባለፉት 25 ዓመታት ውስጥ አስደናቂ እድገት አሳይተዋል, የውሂብ ማስተላለፍ መጠኖችን በሦስት ትዕዛዞች መጠን ጨምረዋል. ዘመናዊ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ሞጁሎች ባለ 4-ደረጃ የ pulse amplitude modulation (PAM4) እስከ 224 Gb/s እና ከ300 Gb/s በላይ በ PAM8 ሞጁል ማሳካት ይችላሉ።

ነገር ግን በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ሞጁሎች ከቁሳዊ ባህሪያት የመነጩ መሰረታዊ ገደቦች ያጋጥሟቸዋል. የኦፕቲካል ትራንስፎርመሮች ከ200+ Gbaud በላይ የባውድ ተመኖች ሲፈልጉ የእነዚህ መሳሪያዎች የመተላለፊያ ይዘት ፍላጎቱን ለማሟላት አስቸጋሪ ነው። ይህ ገደብ የሚመነጨው ከሲሊኮን ተፈጥሯዊ ባህሪያት ነው - በቂ የሆነ ቅልጥፍናን በመጠበቅ ከመጠን በላይ የብርሃን ብክነትን የማስወገድ ሚዛን የማይቀር የንግድ ልውውጥን ይፈጥራል.

ብቅ ሞዱሌተር ቴክኖሎጂ እና ቁሳቁሶች

የባህላዊ የሲሊኮን-ተኮር ሞዲተሮች ውሱንነት ወደ አማራጭ ቁሳቁሶች እና የመዋሃድ ቴክኖሎጂዎች ምርምር እንዲያደርጉ አድርጓል። ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ ለአዲሱ ትውልድ ሞዱላተሮች በጣም ተስፋ ሰጪ መድረኮች አንዱ ሆኗል።ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ ኤሌክትሮ ኦፕቲክ ሞዱላተሮችየጅምላ ሊቲየም ኒዮባቴ ምርጥ ባህሪያትን ይወርሳሉ፣ ከእነዚህም መካከል፡ ሰፊ ግልጽ መስኮት፣ ትልቅ ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ኮፊሸን (r33 = 31 pm/V) መስመራዊ ሕዋስ የኬርር ተፅእኖ በበርካታ የሞገድ ክልሎች ውስጥ ሊሠራ ይችላል።

በቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባት ቴክኖሎጂ የቅርብ ጊዜ መሻሻል አስደናቂ ውጤቶችን አስገኝቷል፣ በ260 Gbaud የሚሰራ ሞዱላተር በሰርጥ 1.96 Tb/s የመረጃ መጠን። የመሳሪያ ስርዓቱ እንደ CMOS-ተኳሃኝ ድራይቭ ቮልቴጅ እና 100 GHz 3-ዲቢ ባንድዊድዝ ያሉ ልዩ ጥቅሞች አሉት።

አዲስ የቴክኖሎጂ መተግበሪያ

የኤሌክትሮ ኦፕቲክ ሞዱላተሮች እድገት በብዙ መስኮች ብቅ ካሉ አፕሊኬሽኖች ጋር በቅርበት የተያያዘ ነው። በአርቴፊሻል ኢንተለጀንስ እና በመረጃ ማዕከሎች መስክ ፣ከፍተኛ ፍጥነት መቀየሪያዎችለቀጣዩ ትውልድ ትስስር አስፈላጊ ናቸው፣ እና AI ኮምፒውቲንግ አፕሊኬሽኖች የ800G እና 1.6T pluggable transceiversን ፍላጎት እያሳደጉ ናቸው። ሞዱላተር ቴክኖሎጂ በሚከተሉት ላይም ይተገበራል፡ የኳንተም መረጃ ማቀናበሪያ ኒውሮሞርፊክ ኮምፒውቲንግ ድግግሞሽ የተቀየረ ቀጣይነት ያለው ሞገድ (FMCW) ሊዳር ማይክሮዌቭ ፎቶን ቴክኖሎጂ

በተለይም ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱላተሮች የማሽን መማርን እና አርቲፊሻል ኢንተለጀንስ አፕሊኬሽኖችን የሚያፋጥኑ ፈጣን ዝቅተኛ ሃይል ሞዲዩሽን በማቅረብ በኦፕቲካል ኮምፒውቲሽናል ማቀነባበሪያ ሞተሮች ላይ ጥንካሬን ያሳያሉ። እንደነዚህ ያሉት ሞጁሎች በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ሊሠሩ ይችላሉ እና በሱፐርኮንዳክሽን መስመሮች ውስጥ ለኳንተም-ክላሲካል መገናኛዎች ተስማሚ ናቸው.

የሚቀጥለው ትውልድ የኤሌክትሮ ኦፕቲክ ሞዱላተሮች ልማት በርካታ ዋና ዋና ችግሮች ያጋጥሟቸዋል፡ የማምረቻ ዋጋ እና ልኬት፡ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባቴ ሞዱላተሮች በአሁኑ ጊዜ በ150 ሚሜ ዋፈር ምርት የተገደቡ ናቸው፣ ይህም ከፍተኛ ወጪን ያስከትላል። ኢንዱስትሪው የፊልም ተመሳሳይነት እና ጥራቱን ጠብቆ የዋፈር መጠንን ማስፋት አለበት። ውህደት እና የጋራ ንድፍ: የተሳካው ልማትከፍተኛ አፈጻጸም ሞጁሎችየኦፕቶኤሌክትሮኒክስ እና የኤሌክትሮኒካዊ ቺፕ ዲዛይነሮች ፣ የኢዲኤ አቅራቢዎች ፣ ፋውንቶች እና የማሸጊያ ባለሙያዎች ትብብርን የሚያካትት አጠቃላይ የጋራ ዲዛይን ችሎታዎችን ይፈልጋል ። የማምረት ውስብስብነት፡- በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ኦፕቶኤሌክትሮኒክስ ሂደቶች ከላቁ CMOS ኤሌክትሮኒክስ ያነሰ ውስብስብ ሲሆኑ፣ የተረጋጋ አፈጻጸም እና ምርት ለማግኘት ከፍተኛ እውቀት እና የማምረት ሂደት ማመቻቸትን ይጠይቃል።

በ AI ቡም እና በጂኦፖለቲካል ሁኔታዎች በመመራት መስኩ በዓለም ዙሪያ ካሉ መንግስታት ፣ኢንዱስትሪ እና የግሉ ሴክተር ከፍተኛ መዋዕለ ንዋይ እያገኘ ነው ፣በአካዳሚክ እና በኢንዱስትሪ መካከል ትብብር ለመፍጠር አዳዲስ እድሎችን በመፍጠር ፈጠራን ለማፋጠን ተስፋ ይሰጣል ።