ಲಿಥಿಯಂ ಟ್ಯಾಂಟಲೇಟ್ (LTOI) ಹೈ ಸ್ಪೀಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್

ಲಿಥಿಯಂ ಟ್ಯಾಂಟಲೇಟ್ (LTOI) ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್

5G ಮತ್ತು ಕೃತಕ ಬುದ್ಧಿಮತ್ತೆ (AI) ಯಂತಹ ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ವ್ಯಾಪಕ ಅಳವಡಿಕೆಯಿಂದ ಜಾಗತಿಕ ಡೇಟಾ ದಟ್ಟಣೆಯು 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 ಡೇಟಾ ವರ್ಗಾವಣೆ ದರಗಳಲ್ಲಿ 200 Gbps ಗೆ ಗಮನಾರ್ಹ ಹೆಚ್ಚಳದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಕಳೆದ ಕೆಲವು ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಸಿವರ್ ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಪ್ರೌಢ CMOS ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸಾಮೂಹಿಕವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು ಎಂಬ ಅಂಶದಿಂದಾಗಿ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ವಾಹಕ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುವ SOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್, ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆ, ಉಚಿತ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಮಾಡ್ಯುಲೇಶನ್ ರೇಖಾತ್ಮಕತೆಯಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತವೆ. ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿನ ಇತರ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಮಾರ್ಗಗಳಲ್ಲಿ InP, ಥಿನ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಲಿಥಿಯಂ ನಿಯೋಬೇಟ್ LNOI, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪಾಲಿಮರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಬಹು-ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಏಕೀಕರಣ ಪರಿಹಾರಗಳು ಸೇರಿವೆ. ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಸ್ಪೀಡ್ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಪವರ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್‌ನಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುವ ಪರಿಹಾರವೆಂದು LNOI ಅನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇದು ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಮೂಹಿಕ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚದ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ತಂಡವು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ-ಪ್ರಮಾಣದ ಉತ್ಪಾದನೆಯೊಂದಿಗೆ ಥಿನ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಲಿಥಿಯಂ ಟ್ಯಾಂಟಲೇಟ್ (LTOI) ಸಂಯೋಜಿತ ಫೋಟೊನಿಕ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿತು, ಇದು ಅನೇಕ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ ನಿಯೋಬೇಟ್ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್‌ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿಸುವ ಅಥವಾ ಮೀರುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಇದರ ಮುಖ್ಯ ಸಾಧನಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನ, ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಸ್ಪೀಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್, LTOI ನಲ್ಲಿ ಪರಿಶೀಲಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ.

ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ಸಂಶೋಧಕರು ಮೊದಲು LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ ಅನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದರು, ಅದರ ರಚನೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇನ್ಸುಲೇಟರ್ ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೊವೇವ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ನ ನಿಯತಾಂಕಗಳ ಮೇಲೆ ಲಿಥಿಯಂ ಟ್ಯಾಂಟಲೇಟ್ನ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಪದರದ ರಚನೆಯ ವಿನ್ಯಾಸದ ಮೂಲಕ, ಪ್ರಸರಣ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗದ ವೇಗ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ಅರಿವಾಗುತ್ತದೆ. ಮೈಕ್ರೊವೇವ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ, ಈ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧಕರು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಬೆಳ್ಳಿಯನ್ನು ಉತ್ತಮ ವಾಹಕತೆಯೊಂದಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಬಳಸಲು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು, ಮತ್ತು ಬೆಳ್ಳಿಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವು ಮೈಕ್ರೊವೇವ್ ನಷ್ಟವನ್ನು 82% ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಚಿನ್ನದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ.

ಅಂಜೂರ 1 LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ ರಚನೆ, ಹಂತದ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯ ವಿನ್ಯಾಸ, ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ನಷ್ಟ ಪರೀಕ್ಷೆ.

ಅಂಜೂರ LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ನ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಉಪಕರಣ ಮತ್ತು ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು 2 ತೋರಿಸುತ್ತದೆತೀವ್ರತೆ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟೆಡ್ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ನೇರ ಪತ್ತೆ (IMDD). LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ PAM8 ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು 176 GBd ಯ ಸಂಕೇತ ದರದಲ್ಲಿ 3.8×10⁻² ಅಳತೆಯ BER 25% SD-FEC ಥ್ರೆಶೋಲ್ಡ್‌ನ ಕೆಳಗೆ ರವಾನಿಸುತ್ತದೆ 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 ಪರೀಕ್ಷೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ರೇಖಾತ್ಮಕತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಬಿಟ್ ದೋಷ ದರದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದ ಸಂವಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದು ಎಂಬುದನ್ನು ದೃಷ್ಟಿಗೋಚರವಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಅಂಜೂರ 2 LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ ಬಳಸಿ ಪ್ರಯೋಗತೀವ್ರತೆ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟೆಡ್ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ನೇರ ಪತ್ತೆ (IMDD) (ಎ) ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಸಾಧನ; (b) PAM8(ಕೆಂಪು), PAM4(ಹಸಿರು) ಮತ್ತು PAM2(ನೀಲಿ) ಸಂಕೇತಗಳ ಅಳತೆಯ ಬಿಟ್ ದೋಷ ದರ (BER) ಸಂಕೇತ ದರದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ; (ಸಿ) 25% SD-FEC ಮಿತಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಬಿಟ್-ದೋಷ ದರ ಮೌಲ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಮಾಪನಗಳಿಗಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದಾದ ಮಾಹಿತಿ ದರ (AIR, ಡ್ಯಾಶ್ಡ್ ಲೈನ್) ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ನಿವ್ವಳ ಡೇಟಾ ದರ (NDR, ಘನ ರೇಖೆ) (ಡಿ) PAM2, PAM4, PAM8 ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಕಣ್ಣಿನ ನಕ್ಷೆಗಳು ಮತ್ತು ಸಂಖ್ಯಾಶಾಸ್ತ್ರದ ಹಿಸ್ಟೋಗ್ರಾಮ್‌ಗಳು.

ಈ ಕೆಲಸವು 110 GHz ನ 3 dB ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಮೊದಲ ಹೈ-ಸ್ಪೀಡ್ LTOI ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ತೀವ್ರತೆಯ ಮಾಡ್ಯುಲೇಶನ್ ನೇರ ಪತ್ತೆ IMDD ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ, ಸಾಧನವು 405 Gbit/s ನ ಏಕೈಕ ವಾಹಕ ನಿವ್ವಳ ಡೇಟಾ ದರವನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್‌ಗಳಾದ LNOI ಮತ್ತು ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳ ಉತ್ತಮ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು. ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ, ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣವನ್ನು ಬಳಸಿಐಕ್ಯೂ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ವಿನ್ಯಾಸಗಳು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚು ಸುಧಾರಿತ ಸಿಗ್ನಲ್ ದೋಷ ತಿದ್ದುಪಡಿ ತಂತ್ರಗಳು, ಅಥವಾ ಕ್ವಾರ್ಟ್ಜ್ ತಲಾಧಾರಗಳಂತಹ ಕಡಿಮೆ ಮೈಕ್ರೊವೇವ್ ನಷ್ಟ ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದು, ಲಿಥಿಯಂ ಟ್ಯಾಂಟಲೇಟ್ ಸಾಧನಗಳು 2 Tbit/s ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂವಹನ ದರಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ. LTOI ಯ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅನುಕೂಲಗಳಾದ ಕಡಿಮೆ ಬೈರ್‌ಫ್ರಿಂಗನ್ಸ್ ಮತ್ತು ಇತರ RF ಫಿಲ್ಟರ್ ಮಾರುಕಟ್ಟೆಗಳಲ್ಲಿ ಅದರ ವ್ಯಾಪಕವಾದ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ನಿಂದಾಗಿ ಸ್ಕೇಲ್ ಎಫೆಕ್ಟ್ ಜೊತೆಗೆ, ಲಿಥಿಯಂ ಟ್ಯಾಂಟಲೇಟ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಕಡಿಮೆ-ವೆಚ್ಚದ, ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ-ಸ್ಪೀಡ್ ಪರಿಹಾರಗಳನ್ನು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಗೆ ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. -ಸ್ಪೀಡ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನ ಜಾಲಗಳು ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು.