Lithium tantalate (LTOI) ល្បឿនលឿនម៉ូឌុលអេឡិចត្រូអុបទិក
ចរាចរណ៍ទិន្នន័យសកលនៅតែបន្តកើនឡើង ដែលជំរុញដោយការទទួលយកយ៉ាងទូលំទូលាយនៃបច្ចេកវិទ្យាថ្មីៗដូចជា 5G និងសិប្បនិម្មិត (AI) ដែលបង្កបញ្ហាប្រឈមយ៉ាងសំខាន់សម្រាប់ឧបករណ៍បញ្ជូនទិន្នន័យនៅគ្រប់កម្រិតនៃបណ្តាញអុបទិក។ ជាពិសេស បច្ចេកវិទ្យាម៉ូឌុលអេឡិចត្រូអុបទិកជំនាន់ក្រោយទាមទារឱ្យមានការកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងនៃអត្រាផ្ទេរទិន្នន័យដល់ 200 Gbps ក្នុងឆានែលតែមួយ ខណៈពេលដែលកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថាមពល និងការចំណាយ។ ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ បច្ចេកវិទ្យា silicon photonics ត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងទីផ្សារ optical transceiver ភាគច្រើនដោយសារតែការពិតដែលថា silicon photonics អាចផលិតបានយ៉ាងច្រើនដោយប្រើដំណើរការ CMOS ចាស់ទុំ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ម៉ូឌុលអេឡិចត្រូអុបទិក SOI ដែលពឹងផ្អែកលើការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយរបស់ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនប្រឈមមុខនឹងបញ្ហាប្រឈមយ៉ាងខ្លាំងក្នុងកម្រិតបញ្ជូន ការប្រើប្រាស់ថាមពល ការស្រូបយកក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនដោយឥតគិតថ្លៃ និងម៉ូឌុលដែលមិនមែនជាលីនេអ៊ែរ។ ផ្លូវបច្ចេកវិជ្ជាផ្សេងទៀតនៅក្នុងឧស្សាហកម្មនេះរួមមាន InP, ខ្សែភាពយន្តស្តើងលីចូម niobate LNOI, អេឡិចត្រូអុបទិកប៉ូលីមែរ និងដំណោះស្រាយសមាហរណកម្មពហុវេទិកាផ្សេងទៀត។ LNOI ត្រូវបានចាត់ទុកថាជាដំណោះស្រាយដែលអាចសម្រេចបាននូវដំណើរការល្អបំផុតក្នុងល្បឿនលឿនជ្រុល និងម៉ូឌុលថាមពលទាប ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បច្ចុប្បន្នវាមានបញ្ហាប្រឈមមួយចំនួនទាក់ទងនឹងដំណើរការផលិតដ៏ធំ និងតម្លៃ។ ថ្មីៗនេះ ក្រុមការងារបានដាក់ដំណើរការនូវវេទិកា photonic រួមបញ្ចូលគ្នានូវខ្សែភាពយន្តស្តើង lithium tantalate (LTOI) ជាមួយនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិ photoelectric ដ៏ល្អឥតខ្ចោះ និងការផលិតខ្នាតធំ ដែលត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងស៊ីគ្នា ឬលើសពីដំណើរការនៃ lithium niobate និង silicon optical platforms នៅក្នុងកម្មវិធីជាច្រើន។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយរហូតមកដល់ពេលនេះឧបករណ៍ស្នូលនៃការទំនាក់ទំនងអុបទិកដែលជាម៉ូឌុលអេឡិចត្រូអុបទិកល្បឿនលឿនបំផុត មិនត្រូវបានផ្ទៀងផ្ទាត់នៅក្នុង LTOI ទេ។
នៅក្នុងការសិក្សានេះ អ្នកស្រាវជ្រាវបានរចនាជាដំបូងនូវម៉ូឌុលអេឡិចត្រូអុបទិក LTOI ដែលជារចនាសម្ព័ន្ធដែលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 1 ។ តាមរយៈការរចនានៃរចនាសម្ព័ន្ធនៃស្រទាប់នីមួយៗនៃលីចូម tantalate នៅលើអ៊ីសូឡង់ និងប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៃអេឡិចត្រូតមីក្រូវ៉េវ ការសាយភាយ ការផ្គូផ្គងល្បឿននៃមីក្រូវ៉េវ និងរលកពន្លឺនៅក្នុងម៉ូឌុលអេឡិចត្រូអុបទិកត្រូវបានដឹង។ នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃការកាត់បន្ថយការបាត់បង់អេឡិចត្រូតមីក្រូវ៉េវ អ្នកស្រាវជ្រាវនៅក្នុងការងារនេះជាលើកដំបូងបានស្នើឱ្យប្រើប្រាស់ប្រាក់ជាសម្ភារៈអេឡិចត្រូតដែលមានចរន្តអគ្គិសនីល្អជាង ហើយអេឡិចត្រូតប្រាក់ត្រូវបានបង្ហាញថាកាត់បន្ថយការបាត់បង់មីក្រូវ៉េវដល់ 82% បើប្រៀបធៀបទៅនឹង អេឡិចត្រូតមាសត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយ។
រូបភព។ 1 រចនាសម្ព័ន្ធម៉ូឌុលអេឡិចត្រូអុបទិក LTOI ការរចនាផ្គូផ្គងដំណាក់កាល ការធ្វើតេស្តការបាត់បង់អេឡិចត្រូតមីក្រូវ៉េវ។
រូបភព។ 2 បង្ហាញឧបករណ៍ពិសោធន៍ និងលទ្ធផលនៃម៉ូឌុលអេឡិចត្រូអុបទិក LTOI សម្រាប់អាំងតង់ស៊ីតេត្រូវបានកែប្រែការរកឃើញដោយផ្ទាល់ (IMDD) នៅក្នុងប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងអុបទិក។ ការពិសោធន៍បង្ហាញថា LTOI electro-optic modulator អាចបញ្ជូនសញ្ញា PAM8 ក្នុងអត្រាសញ្ញា 176 GBd ជាមួយនឹង BER វាស់នៃ 3.8 × 10⁻² ក្រោមកម្រិត SD-FEC 25% ។ សម្រាប់ទាំង 200 GBd PAM4 និង 208 GBd PAM2 BER គឺទាបជាងកម្រិតកំណត់ 15% SD-FEC និង 7% HD-FEC យ៉ាងខ្លាំង។ លទ្ធផលតេស្តភ្នែក និងអ៊ីស្តូក្រាមក្នុងរូបភាពទី 3 បង្ហាញឱ្យឃើញដោយមើលឃើញថា ម៉ូឌុលអេឡិចត្រូអុបទិក LTOI អាចត្រូវបានប្រើនៅក្នុងប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងដែលមានល្បឿនលឿនជាមួយនឹងកម្រិតលីនេអ៊ែរខ្ពស់ និងអត្រាកំហុសប៊ីតទាប។
រូបភព។ 2 ពិសោធដោយប្រើម៉ូឌុលអេឡិចត្រូអុបទិក LTOI សម្រាប់អាំងតង់ស៊ីតេត្រូវបានកែប្រែការរកឃើញដោយផ្ទាល់ (IMDD) នៅក្នុងប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងអុបទិក (ក) ឧបករណ៍ពិសោធន៍; (b) អត្រាកំហុសប៊ីតដែលបានវាស់វែង (BER) នៃសញ្ញា PAM8(ក្រហម), PAM4(បៃតង) និង PAM2(ពណ៌ខៀវ) ជាមុខងារនៃអត្រាសញ្ញា។ (គ) ស្រង់ចេញនូវអត្រាព័ត៌មានដែលអាចប្រើប្រាស់បាន (AIR, dashed line) និងអត្រាទិន្នន័យសុទ្ធដែលពាក់ព័ន្ធ (NDR, solid line) សម្រាប់ការវាស់វែងជាមួយនឹងតម្លៃ bit-error rate ក្រោមដែនកំណត់ SD-FEC 25%។ (ឃ) ផែនទីភ្នែក និងអ៊ីស្តូក្រាមស្ថិតិនៅក្រោមម៉ូឌុល PAM2, PAM4, PAM8 ។
ការងារនេះបង្ហាញពីម៉ូឌុលអេឡិចត្រូអុបទិក LTOI ល្បឿនលឿនដំបូងដែលមានកម្រិតបញ្ជូន 3 dB នៃ 110 GHz ។ នៅក្នុងការពិសោធន៍អាំងតង់ស៊ីតេនៃការរកឃើញដោយផ្ទាល់ ការពិសោធន៍បញ្ជូន IMDD ឧបករណ៍សម្រេចបាននូវអត្រាទិន្នន័យសុទ្ធរបស់ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនតែមួយគឺ 405 Gbit/s ដែលអាចប្រៀបធៀបទៅនឹងដំណើរការល្អបំផុតនៃវេទិកាអេឡិចត្រូអុបទិកដែលមានស្រាប់ដូចជា LNOI និងម៉ូឌុលប្លាស្មា។ នៅពេលអនាគតការប្រើប្រាស់កាន់តែស្មុគស្មាញម៉ូឌុល IQការរចនា ឬបច្ចេកទេសកែកំហុសសញ្ញាកម្រិតខ្ពស់ជាងនេះ ឬការប្រើស្រទាប់ខាងក្រោមការបាត់បង់មីក្រូវ៉េវទាប ដូចជាស្រទាប់ខាងក្រោមរ៉ែថ្មខៀវ ឧបករណ៍លីចូម tantalate ត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងសម្រេចបាននូវអត្រាទំនាក់ទំនង 2 Tbit/s ឬខ្ពស់ជាងនេះ។ រួមផ្សំជាមួយនឹងគុណសម្បត្តិជាក់លាក់របស់ LTOI ដូចជា birefringence ទាប និងឥទ្ធិពលមាត្រដ្ឋាន ដោយសារតែកម្មវិធីរីករាលដាលរបស់វានៅក្នុងទីផ្សារតម្រង RF ផ្សេងទៀត បច្ចេកវិទ្យាលីចូម tantalate photonics នឹងផ្តល់នូវដំណោះស្រាយតម្លៃទាប ថាមពលទាប និងល្បឿនលឿនបំផុតសម្រាប់ជំនាន់បន្ទាប់កម្រិតខ្ពស់។ - បណ្តាញទំនាក់ទំនងអុបទិកល្បឿនលឿន និងប្រព័ន្ធមីក្រូហ្វូតូនិច។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១១ ខែ ធ្នូ ឆ្នាំ ២០២៤