សេចក្តីផ្តើមអំពីរចនាសម្ព័ន្ធ និងដំណើរការនៃឧបករណ៍កែប្រែអេឡិចត្រូអុបទិកលីចូមនីអូបេតស្តើង

សេចក្តីផ្តើមអំពីរចនាសម្ព័ន្ធ និងដំណើរការនៃឧបករណ៍កែប្រែអេឡិចត្រូអុបទិកលីចូមនីអូបេតស្តើង
An ឧបករណ៍កែប្រែអេឡិចត្រូអុបទិកដោយផ្អែកលើរចនាសម្ព័ន្ធ រលកពន្លឺ និងវេទិកាផ្សេងៗគ្នានៃលីចូមនីអូបេតស្រទាប់ស្តើង និងការប្រៀបធៀបដំណើរការដ៏ទូលំទូលាយនៃប្រភេទផ្សេងៗនៃឧបករណ៍​កែប្រែ EOMក៏ដូចជាការវិភាគលើការស្រាវជ្រាវ និងការអនុវត្តនៃឧបករណ៍កែប្រែលីចូមនីអូបេតខ្សែភាពយន្តស្តើងនៅក្នុងវិស័យផ្សេងៗទៀត។

1. ឧបករណ៍កែប្រែលីចូមនីអូបេតស្រទាប់ស្តើងដែលមិនមានសំឡេងរំខាន
ឧបករណ៍​កែប្រែ​ប្រភេទ​នេះ​គឺ​ផ្អែក​លើ​ឥទ្ធិពល​អេឡិចត្រូអុបទិក​ដ៏​ល្អ​ឥត​ខ្ចោះ​នៃ​គ្រីស្តាល់​លីចូម​នីអូបេត ហើយ​វា​ជា​ឧបករណ៍​សំខាន់​សម្រាប់​សម្រេច​បាន​នូវ​ការ​ទំនាក់ទំនង​អុបទិក​ដែល​មាន​ល្បឿន​លឿន និង​ចម្ងាយ​ឆ្ងាយ។ មាន​រចនាសម្ព័ន្ធ​សំខាន់ៗ​ចំនួន​បី៖
១.១ ឧបករណ៍​កែប្រែ​អេឡិចត្រូត​រលក​ធ្វើដំណើរ MZI៖ នេះ​គឺជា​ការរចនា​ធម្មតា​បំផុត។ ក្រុម​ស្រាវជ្រាវ Lon č ar នៅ​សាកលវិទ្យាល័យ Harvard សម្រេចបាន​កំណែ​ដំណើរការ​ខ្ពស់​ដំបូង​ក្នុង​ឆ្នាំ ២០១៨ ដោយ​មាន​ការកែលម្អ​ជាបន្តបន្ទាប់​រួមទាំង​ការផ្ទុក​សមត្ថភាព​ដែល​ផ្អែកលើ​ស្រទាប់​រ៉ែថ្មខៀវ (កម្រិតបញ្ជូន​ខ្ពស់​ប៉ុន្តែ​មិន​ឆបគ្នា​ជាមួយ​មូលដ្ឋាន​ស៊ីលីកុន) និង​ភាពឆបគ្នា​ជាមួយ​មូលដ្ឋាន​ស៊ីលីកុន​ដែល​ផ្អែកលើ​ការ​ធ្វើ​ឲ្យ​ស្រទាប់​ខាងក្រោម​ប្រហោង ដោយ​សម្រេចបាន​កម្រិតបញ្ជូន​ខ្ពស់ (>67 GHz) និង​ការបញ្ជូន​សញ្ញា​ល្បឿន​លឿន (ដូចជា 112 Gbit/s PAM4)។
១.២ ឧបករណ៍​កែប្រែ MZI ដែលអាចបត់បាន៖ ដើម្បី​កាត់បន្ថយទំហំឧបករណ៍ និងសម្របខ្លួនទៅនឹងម៉ូឌុលតូចៗដូចជា QSFP-DD ការព្យាបាលដោយប៉ូឡារីសេសិន រលកមគ្គុទ្ទេសក៍ឆ្លងកាត់ ឬអេឡិចត្រូតមីក្រូស្ត្រុកទ័របញ្ច្រាសត្រូវបានប្រើដើម្បីកាត់បន្ថយប្រវែងឧបករណ៍ពាក់កណ្តាល និងសម្រេចបាននូវកម្រិតបញ្ជូន 60 GHz។
១.៣ ឧបករណ៍កែប្រែ IQ ប៉ូលារីសាស្យុងតែមួយ/ពីរ៖ ប្រើប្រាស់ទម្រង់ម៉ូឌុលលំដាប់ខ្ពស់ដើម្បីបង្កើនអត្រាបញ្ជូន។ ក្រុមស្រាវជ្រាវ Cai នៅសាកលវិទ្យាល័យ Sun Yat Sen សម្រេចបានឧបករណ៍កែប្រែ IQ ប៉ូលារីសាស្យុងតែមួយនៅលើបន្ទះឈីបដំបូងគេក្នុងឆ្នាំ ២០២០។ ឧបករណ៍កែប្រែ IQ ប៉ូលារីសាស្យុងពីរដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងនាពេលអនាគតមានដំណើរការល្អជាង ហើយកំណែដែលផ្អែកលើស្រទាប់រ៉ែថ្មខៀវបានកំណត់កំណត់ត្រាអត្រាបញ្ជូនរលកតែមួយ 1.96 Tbit/s។

2. ឧបករណ៍កែប្រែលីចូមនីអូបេតប្រភេទប្រហោងស្តើងដែលមានសំឡេងរំញ័រ
ដើម្បីទទួលបានម៉ូឌុលប្រេកង់តូច និងធំខ្លាំង មានរចនាសម្ព័ន្ធប្រហោងរំញ័រជាច្រើនដែលអាចរកបាន៖
២.១ ឧបករណ៍កែប្រែគ្រីស្តាល់ហ្វូតូនិក (PC) និងមីក្រូរីង៖ ក្រុមស្រាវជ្រាវរបស់លោកលីននៅសាកលវិទ្យាល័យរ៉ូឆេស្ទើរបានបង្កើតឧបករណ៍កែប្រែគ្រីស្តាល់ហ្វូតូនិកដែលមានដំណើរការខ្ពស់ដំបូងគេ។ លើសពីនេះ ឧបករណ៍កែប្រែមីក្រូរីងដែលផ្អែកលើការរួមបញ្ចូលគ្នាមិនដូចគ្នានៃស៊ីលីកុនលីចូមនីអូបេត និងការរួមបញ្ចូលគ្នាដូចគ្នាក៏ត្រូវបានស្នើឡើងផងដែរ ដែលសម្រេចបាននូវកម្រិតបញ្ជូនជាច្រើន GHz។
2.2 ឧបករណ៍កែប្រែប្រហោងសំឡេងរោទ៍របស់ក្រឡាចត្រង្គ Bragg៖ រួមទាំងប្រហោង Fabry Perot (FP) ក្រឡាចត្រង្គណែនាំរលក Bragg (WBG) និងឧបករណ៍កែប្រែពន្លឺយឺត (SL)។ រចនាសម្ព័ន្ធទាំងនេះត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីធ្វើឱ្យមានតុល្យភាពទំហំ ការអត់ធ្មត់ដំណើរការ និងដំណើរការ ឧទាហរណ៍ ឧបករណ៍កែប្រែប្រហោងសំឡេងរោទ៍ 2 × 2 FP សម្រេចបាននូវកម្រិតបញ្ជូនធំជាងខ្លាំងលើសពី 110 GHz។ ឧបករណ៍កែប្រែពន្លឺយឺតដែលផ្អែកលើក្រឡាចត្រង្គ Bragg ដែលភ្ជាប់គ្នាពង្រីកជួរកម្រិតបញ្ជូនការងារ។

៣. ឧបករណ៍កែប្រែលីចូមនីអូបេតស្រទាប់ស្តើងរួមបញ្ចូលគ្នាដែលមានភាពខុសប្លែកគ្នា
មានវិធីសាស្រ្តធ្វើសមាហរណកម្មសំខាន់ៗចំនួនបីដើម្បីផ្សំភាពឆបគ្នានៃបច្ចេកវិទ្យា CMOS លើវេទិកាដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនជាមួយនឹងដំណើរការម៉ូឌុលដ៏ល្អឥតខ្ចោះនៃលីចូមនីអូបេត៖
៣.១ ការរួមបញ្ចូលមិនដូចគ្នានៃប្រភេទចំណង៖ តាមរយៈការភ្ជាប់ដោយផ្ទាល់ជាមួយ benzocyclobutene (BCB) ឬ silicon dioxide លីចូម niobate ស្រទាប់ស្តើងត្រូវបានផ្ទេរទៅវេទិកា silicon ឬ silicon nitride ដោយសម្រេចបានកម្រិត wafer និងការរួមបញ្ចូលដែលមានស្ថេរភាពសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ ឧបករណ៍កែប្រែបង្ហាញពីកម្រិតបញ្ជូនខ្ពស់ (>70 GHz សូម្បីតែលើសពី 110 GHz) និងសមត្ថភាពបញ្ជូនសញ្ញាល្បឿនលឿន។
៣.២ ការរួមបញ្ចូលមិនដូចគ្នានៃសម្ភារៈរលកមគ្គុទ្ទេសក៍៖ ការដាក់ស៊ីលីកុន ឬស៊ីលីកុននីទ្រីតលើលីចូមនីអូបេតខ្សែភាពយន្តស្តើងជារលកមគ្គុទ្ទេសក៍បន្ទុកក៏សម្រេចបាននូវម៉ូឌុលអេឡិចត្រូអុបទិកប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពផងដែរ។
៣.៣ ការរួមបញ្ចូលវិសមភាពនៃការបោះពុម្ពផ្ទេរមីក្រូ (μ TP): នេះគឺជាបច្ចេកវិទ្យាមួយដែលត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការផលិតទ្រង់ទ្រាយធំ ដែលផ្ទេរឧបករណ៍មុខងារដែលផលិតជាមុនទៅកាន់បន្ទះឈីបគោលដៅតាមរយៈឧបករណ៍ដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ ដោយជៀសវាងដំណើរការក្រោយស្មុគស្មាញ។ វាត្រូវបានអនុវត្តដោយជោគជ័យចំពោះស៊ីលីកុននីទ្រីត និងវេទិកាដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន ដោយសម្រេចបាននូវកម្រិតបញ្ជូនរាប់សិប GHz។

សរុបមក អត្ថបទនេះគូសបញ្ជាក់ជាប្រព័ន្ធអំពីផែនទីបង្ហាញផ្លូវបច្ចេកវិទ្យានៃឧបករណ៍បំលែងអេឡិចត្រូអុបទិកដោយផ្អែកលើវេទិកាលីចូមនីអូបេតស្តើង ចាប់ពីការស្វែងរករចនាសម្ព័ន្ធប្រហោងដែលមិនមានរំញ័រដែលមានដំណើរការខ្ពស់ និងមានកម្រិតបញ្ជូនធំ ការស្វែងយល់ពីរចនាសម្ព័ន្ធប្រហោងរំញ័រខ្នាតតូច និងការរួមបញ្ចូលជាមួយវេទិកាហ្វូតូនិកដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនចាស់ទុំ។ វាបង្ហាញពីសក្តានុពលដ៏ធំសម្បើម និងវឌ្ឍនភាពជាបន្តបន្ទាប់នៃឧបករណ៍បំលែងលីចូមនីអូបេតស្តើងក្នុងការបំបែកឧបសគ្គនៃដំណើរការនៃឧបករណ៍បំលែងប្រពៃណី និងសម្រេចបាននូវការទំនាក់ទំនងអុបទិកល្បឿនលឿន។