ಲಿಥಿಯಂ ಟ್ಯಾಂಟಲೇಟ್ (LTOI) ಹೈ ಸ್ಪೀಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್

ಲಿಥಿಯಂ ಟ್ಯಾಂಟಲೇಟ್ (LTOI) ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್

5G ಮತ್ತು ಕೃತಕ ಬುದ್ಧಿಮತ್ತೆ (AI) ನಂತಹ ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ವ್ಯಾಪಕ ಅಳವಡಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ ಜಾಗತಿಕ ದತ್ತಾಂಶ ದಟ್ಟಣೆ ಬೆಳೆಯುತ್ತಲೇ ಇದೆ, ಇದು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್‌ಗಳ ಎಲ್ಲಾ ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಸಿವರ್‌ಗಳಿಗೆ ಗಮನಾರ್ಹ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಒಡ್ಡುತ್ತದೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವಾಗ ಒಂದೇ ಚಾನಲ್‌ನಲ್ಲಿ 200 Gbps ಗೆ ಡೇಟಾ ವರ್ಗಾವಣೆ ದರಗಳಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಹೆಚ್ಚಳದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಕಳೆದ ಕೆಲವು ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಸಿವರ್ ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ, ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಪ್ರಬುದ್ಧ CMOS ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಸಾಮೂಹಿಕವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು ಎಂಬ ಅಂಶದಿಂದಾಗಿ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ವಾಹಕ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುವ SOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್, ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆ, ಉಚಿತ ವಾಹಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಮಾಡ್ಯುಲೇಶನ್ ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದವುಗಳಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತವೆ. ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿನ ಇತರ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಮಾರ್ಗಗಳಲ್ಲಿ InP, ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಲಿಥಿಯಂ ನಿಯೋಬೇಟ್ LNOI, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪಾಲಿಮರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಬಹು-ವೇದಿಕೆ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಏಕೀಕರಣ ಪರಿಹಾರಗಳು ಸೇರಿವೆ. ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಸ್ಪೀಡ್ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಪವರ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಶನ್‌ನಲ್ಲಿ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದಾದ ಪರಿಹಾರವೆಂದು LNOI ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇದು ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಮೂಹಿಕ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚದ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ತಂಡವು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಉತ್ಪಾದನೆಯೊಂದಿಗೆ ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಲಿಥಿಯಂ ಟ್ಯಾಂಟಲೇಟ್ (LTOI) ಸಂಯೋಜಿತ ಫೋಟೊನಿಕ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿತು, ಇದು ಅನೇಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ ನಿಯೋಬೇಟ್ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್‌ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿಸುವ ಅಥವಾ ಮೀರುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಮೂಲ ಸಾಧನಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನ, ಅತಿ-ಹೈ ಸ್ಪೀಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ ಅನ್ನು LTOI ನಲ್ಲಿ ಪರಿಶೀಲಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ.

ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ಸಂಶೋಧಕರು ಮೊದಲು LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ ಅನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದರು, ಇದರ ರಚನೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇನ್ಸುಲೇಟರ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಲಿಥಿಯಂ ಟ್ಯಾಂಟಲೇಟ್‌ನ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಪದರದ ರಚನೆಯ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನ ನಿಯತಾಂಕಗಳ ಮೂಲಕ, ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗದ ಪ್ರಸರಣ ವೇಗ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯನ್ನುಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ, ಈ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧಕರು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಬೆಳ್ಳಿಯನ್ನು ಉತ್ತಮ ವಾಹಕತೆಯೊಂದಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಬಳಸುವುದನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು ಮತ್ತು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಚಿನ್ನದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಬೆಳ್ಳಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ನಷ್ಟವನ್ನು 82% ಕ್ಕೆ ಇಳಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ 1 LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ ರಚನೆ, ಹಂತ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯ ವಿನ್ಯಾಸ, ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ನಷ್ಟ ಪರೀಕ್ಷೆ.

ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ನ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಉಪಕರಣ ಮತ್ತು ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.ತೀವ್ರತೆಯ ಸಮನ್ವಯಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ನೇರ ಪತ್ತೆ (IMDD). LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ 25% SD-FEC ಮಿತಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ 3.8×10⁻² ಅಳತೆಯ BER ನೊಂದಿಗೆ 176 GBd ಚಿಹ್ನೆ ದರದಲ್ಲಿ PAM8 ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ರವಾನಿಸಬಹುದು ಎಂದು ಪ್ರಯೋಗಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. 200 GBd PAM4 ಮತ್ತು 208 GBd PAM2 ಎರಡಕ್ಕೂ, BER 15% SD-FEC ಮತ್ತು 7% HD-FEC ಮಿತಿಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಚಿತ್ರ 3 ರಲ್ಲಿನ ಕಣ್ಣು ಮತ್ತು ಹಿಸ್ಟೋಗ್ರಾಮ್ ಪರೀಕ್ಷಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ರೇಖೀಯತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಬಿಟ್ ದೋಷ ದರದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದ ಸಂವಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದು ಎಂದು ದೃಷ್ಟಿಗೋಚರವಾಗಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ.

ಚಿತ್ರ 2 LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ ಬಳಸುವ ಪ್ರಯೋಗತೀವ್ರತೆಯ ಸಮನ್ವಯಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ನೇರ ಪತ್ತೆ (IMDD) (a) ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಸಾಧನ; (b) ಚಿಹ್ನೆ ದರದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ PAM8(ಕೆಂಪು), PAM4(ಹಸಿರು) ಮತ್ತು PAM2(ನೀಲಿ) ಸಂಕೇತಗಳ ಅಳತೆ ಮಾಡಲಾದ ಬಿಟ್ ದೋಷ ದರ (BER); (c) 25% SD-FEC ಮಿತಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಬಿಟ್-ದೋಷ ದರ ಮೌಲ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಳತೆಗಳಿಗಾಗಿ ಹೊರತೆಗೆಯಲಾದ ಬಳಸಬಹುದಾದ ಮಾಹಿತಿ ದರ (AIR, ಡ್ಯಾಶ್ ಮಾಡಿದ ರೇಖೆ) ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ನಿವ್ವಳ ಡೇಟಾ ದರ (NDR, ಘನ ರೇಖೆ); (d) PAM2, PAM4, PAM8 ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಕಣ್ಣಿನ ನಕ್ಷೆಗಳು ಮತ್ತು ಸಂಖ್ಯಾಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಹಿಸ್ಟೋಗ್ರಾಮ್‌ಗಳು.

ಈ ಕೆಲಸವು 110 GHz ನ 3 dB ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಮೊದಲ ಹೈ-ಸ್ಪೀಡ್ LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ತೀವ್ರತೆಯ ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ನೇರ ಪತ್ತೆ IMDD ಪ್ರಸರಣ ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ, ಸಾಧನವು 405 Gbit/s ನ ಏಕ ವಾಹಕ ನಿವ್ವಳ ಡೇಟಾ ದರವನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು LNOI ಮತ್ತು ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳಂತಹ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್‌ಗಳ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು. ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ, ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣವಾದಐಕ್ಯೂ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ವಿನ್ಯಾಸಗಳು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚು ಮುಂದುವರಿದ ಸಿಗ್ನಲ್ ದೋಷ ತಿದ್ದುಪಡಿ ತಂತ್ರಗಳು, ಅಥವಾ ಕ್ವಾರ್ಟ್ಜ್ ತಲಾಧಾರಗಳಂತಹ ಕಡಿಮೆ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ನಷ್ಟ ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಲಿಥಿಯಂ ಟ್ಯಾಂಟಲೇಟ್ ಸಾಧನಗಳು 2 ಟಿಬಿಟ್/ಸೆ ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂವಹನ ದರಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ. ಕಡಿಮೆ ಬೈರ್‌ಫ್ರಿಂಗನ್ಸ್ ಮತ್ತು ಇತರ RF ಫಿಲ್ಟರ್ ಮಾರುಕಟ್ಟೆಗಳಲ್ಲಿ ಅದರ ವ್ಯಾಪಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ ಸ್ಕೇಲ್ ಎಫೆಕ್ಟ್‌ನಂತಹ LTOI ಯ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅನುಕೂಲಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಲಿಥಿಯಂ ಟ್ಯಾಂಟಲೇಟ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಹೈ-ಸ್ಪೀಡ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನ ಜಾಲಗಳು ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಕಡಿಮೆ-ವೆಚ್ಚದ, ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ-ಸ್ಪೀಡ್ ಪರಿಹಾರಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.