የኤሌክትሮ ኦፕቲካል ሞዱለተሮች የወደፊት ዕጣ ፈንታ

የወደፊቱ የኤሌክትሮ ኦፕቲካል ሞዱለተሮች

ኤሌክትሮ ኦፕቲክ ሞዱለተሮች በዘመናዊ የኦፕቶኤሌክትሮኒክ ስርዓቶች ውስጥ ማዕከላዊ ሚና ይጫወታሉ፣ ከኮሙኒኬሽን እስከ ኳንተም ኮምፒውቲንግ ድረስ በብዙ ዘርፎች የብርሃን ባህሪያትን በመቆጣጠር ጠቃሚ ሚና ይጫወታሉ። ይህ ጽሑፍ የአሁኑን ሁኔታ፣ የቅርብ ጊዜውን ግኝት እና የወደፊት የኤሌክትሮ ኦፕቲክ ሞዱለተር ቴክኖሎጂ እድገት ያብራራል።

ምስል 1፡ የተለያዩ የአፈጻጸም ንጽጽርየኦፕቲካል ሞዱለርቴክኖሎጂዎች፣ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት (TFLN)፣ III-V የኤሌክትሪክ መምጠጥ ሞዱለሮች (EAM)፣ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ እና ፖሊመር ሞዱለሮችን ጨምሮ፣ በማስገቢያ ኪሳራ፣ በመተላለፊያ ይዘት፣ በሃይል ፍጆታ፣ በመጠን እና በማምረት አቅም ረገድ።

ባህላዊ ሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ኤሌክትሮ ኦፕቲክ ሞዱለሮች እና የእነሱ ገደቦች

በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ የፎቶኤሌክትሪክ ብርሃን ሞዱለተሮች ለብዙ ዓመታት የኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ስርዓቶች መሰረት ሆነው ቆይተዋል። በፕላዝማ ስርጭት ውጤት ላይ በመመስረት፣ እንደዚህ ያሉ መሳሪያዎች ባለፉት 25 ዓመታት ውስጥ አስደናቂ እድገት አሳይተዋል፣ ይህም የውሂብ ዝውውር መጠኖችን በሦስት መጠን ጨምሯል። ዘመናዊ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ሞዱለሮች እስከ 224 Gb/s የሚደርስ ባለ 4-ደረጃ የልብ ምት amplitude ሞዱሌሽን (PAM4) እና ከ 300 Gb/s በላይ በPAM8 ሞዱሌሽን ማግኘት ይችላሉ።

ይሁን እንጂ፣ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ሞዱለተሮች ከቁሳዊ ባህሪያት የሚመነጩ መሠረታዊ ገደቦች ያጋጥሟቸዋል። የኦፕቲካል ትራንስሲቨሮች ከ200+ በላይ የጋውድ የባውድ መጠን ሲፈልጉ፣ የእነዚህ መሳሪያዎች የመተላለፊያ ይዘት ፍላጎቱን ለማሟላት አስቸጋሪ ነው። ይህ ገደብ የሚመነጨው ከሲሊኮን ውስጣዊ ባህሪያት ነው - በቂ የሆነ የኮንስትራክሽን ኃይልን በመጠበቅ ከመጠን በላይ የብርሃን ብክነትን የማስወገድ ሚዛን የማይቀር ልውውጥ ይፈጥራል።

አዳዲስ የሞዱላተር ቴክኖሎጂ እና ቁሳቁሶች

የባህላዊ ሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ሞዱለሮች ውስንነት ወደ አማራጭ ቁሳቁሶች እና ውህደት ቴክኖሎጂዎች ምርምርን አነሳስቷል። ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባት ለአዲሱ ትውልድ ሞዱለሮች በጣም ተስፋ ሰጪ ከሆኑ መድረኮች አንዱ ሆኗል።ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለተሮችየጅምላ ሊቲየም ኒዮባትን እጅግ በጣም ጥሩ ባህሪያት ይወርሳሉ፣ የሚከተሉትንም ጨምሮ፡ ሰፊ ግልጽ መስኮት፣ ትልቅ ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ኮፊሸንት (r33 = 31 pm/V) መስመራዊ ሕዋስ የከርስ ተፅዕኖ በበርካታ የሞገድ ርዝመት ክልሎች ውስጥ ሊሠራ ይችላል

በቅርብ ጊዜ በቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት ቴክኖሎጂ ውስጥ የተደረጉ እድገቶች አስደናቂ ውጤቶችን አስገኝተዋል፣ ይህም በ260 ጋባድ የሚሰራ ሞዱለር ሲሆን በአንድ ቻናል 1.96 Tb/s የውሂብ መጠን አለው። መድረኩ እንደ CMOS-ተኳሃኝ ድራይቭ ቮልቴጅ እና 100 GHz 3-dB ባንድዊድዝ ያሉ ልዩ ጥቅሞች አሉት።

አዳዲስ የቴክኖሎጂ አፕሊኬሽን

የኤሌክትሮ ኦፕቲክ ሞዱለተሮች እድገት በብዙ መስኮች ከሚታዩ አፕሊኬሽኖች ጋር በቅርበት የተቆራኘ ነው። በአርቴፊሻል ኢንተለጀንስ እና በመረጃ ማዕከላት መስክ፣ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸው ሞዱለተሮችለቀጣዩ ትውልድ የግንኙነት ትስስር አስፈላጊ ናቸው፣ እና የ AI ኮምፒውቲንግ አፕሊኬሽኖች የ800ጂ እና የ1.6T ተሰኪ ተቀባይ አስተላላፊዎችን ፍላጎት እያሳደጉ ነው። የሞዱላተር ቴክኖሎጂም በሚከተሉት ጉዳዮች ላይ ይተገበራል፡- የኳንተም መረጃ ማቀነባበሪያ ኒውሮሞርፊክ ኮምፒውቲንግ ድግግሞሽ የተስተካከለ ቀጣይነት ያለው ሞገድ (ኤፍኤምሲደብሊው) ሊዳር ማይክሮዌቭ ፎቶን ቴክኖሎጂ

በተለይም ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮባት ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለተሮች በኦፕቲካል ኮምፒውቲሽናል ፕሮሰሲንግ ሞተሮች ውስጥ ጥንካሬን ያሳያሉ፣ ይህም የማሽን መማርን እና አርቲፊሻል ኢንተለጀንስ አፕሊኬሽኖችን የሚያፋጥን ፈጣን ዝቅተኛ ኃይል ሞዱሌሽን ይሰጣል። እንደዚህ አይነት ሞዱለሮች በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ሊሰሩ ይችላሉ እና በሱፐርኮንዳክቲንግ መስመሮች ውስጥ ላሉ ኳንተም-ክላሲካል በይነገጾች ተስማሚ ናቸው።

የሚቀጥለው ትውልድ ኤሌክትሮ ኦፕቲክ ሞዱለተሮች ልማት በርካታ ዋና ዋና ተግዳሮቶች ያጋጥሙታል፡ የምርት ወጪ እና ስፋት፡ ቀጭን-ፊልም ሊቲየም ኒዮባት ሞዱለተሮች በአሁኑ ጊዜ በ150 ሚሜ ዋፈር ምርት ብቻ የተገደቡ በመሆናቸው ከፍተኛ ወጪ ያስከትላሉ። ኢንዱስትሪው የፊልም ወጥነት እና ጥራትን በመጠበቅ የዋፈር መጠንን ማስፋት አለበት። ውህደት እና የጋራ ዲዛይን፡- ስኬታማ ልማትከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው ሞዱለተሮችየኦፕቶኤሌክትሮኒክስ እና የኤሌክትሮኒክስ ቺፕ ዲዛይነሮች፣ የEDA አቅራቢዎች፣ የፈንቶች እና የማሸጊያ ባለሙያዎችን ትብብር የሚያካትት ሁሉን አቀፍ የጋራ ዲዛይን ችሎታዎችን ይፈልጋል። የማምረቻ ውስብስብነት፡- በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ የኦፕቶኤሌክትሮኒክስ ሂደቶች ከተራቀቁ የCMOS ኤሌክትሮኒክስ ያነሱ ውስብስብ ቢሆኑም፣ የተረጋጋ አፈጻጸም እና ምርት ማግኘት ከፍተኛ እውቀት እና የማኑፋክቸሪንግ ሂደት ማመቻቸትን ይጠይቃል።

በአይኢ እድገት እና በጂኦፖሊቲካል ምክንያቶች በመመራት፣ ይህ ዘርፍ ከመንግስታት፣ ከኢንዱስትሪ እና ከግሉ ዘርፍ በዓለም ዙሪያ ኢንቨስትመንትን እያገኘ ሲሆን፣ በአካዳሚክ እና በኢንዱስትሪ መካከል ለትብብር አዳዲስ እድሎችን እየፈጠረ እና ፈጠራን ለማፋጠን ቃል ገብቷል።