လီသီယမ် တန္တလိတ် (LTOI) မြန်နှုန်းမြင့်အီလက်ထရို-အော့ပတစ် မော်ဂျူလာ
ကမ္ဘာလုံးဆိုင်ရာဒေတာအသွားအလာသည် 5G နှင့် artificial intelligence (AI) ကဲ့သို့သော နည်းပညာအသစ်များကို ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်လက်ခံကျင့်သုံးလာမှုကြောင့် ဆက်လက်တိုးပွားလာနေပြီး optical network အဆင့်အားလုံးရှိ transceiver များအတွက် သိသာထင်ရှားသောစိန်ခေါ်မှုများကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ အထူးသဖြင့် နောက်မျိုးဆက် electro-optic modulator နည်းပညာသည် စွမ်းအင်သုံးစွဲမှုနှင့် ကုန်ကျစရိတ်များကို လျှော့ချနေစဉ်တွင် single channel တွင် data transfer rates 200 Gbps အထိ သိသိသာသာတိုးမြှင့်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ လွန်ခဲ့သောနှစ်အနည်းငယ်အတွင်း silicon photonics နည်းပညာကို optical transceiver ဈေးကွက်တွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုခဲ့ကြပြီး အဓိကအားဖြင့် silicon photonics များကို ရင့်ကျက်သော CMOS လုပ်ငန်းစဉ်ကို အသုံးပြု၍ အစုလိုက်အပြုံလိုက်ထုတ်လုပ်နိုင်ခြင်းကြောင့်ဖြစ်သည်။ သို့သော် carrier dispersion ကို အားကိုးသော SOI electro-optic modulators များသည် bandwidth၊ power consumption၊ free carrier absorption နှင့် modulation nonlinearity တို့တွင် ကြီးမားသောစိန်ခေါ်မှုများနှင့် ရင်ဆိုင်ရသည်။ စက်မှုလုပ်ငန်းရှိ အခြားနည်းပညာလမ်းကြောင်းများတွင် InP၊ thin film lithium niobate LNOI၊ electro-optical polymers နှင့် အခြား multi-platform heterogeneous integration solutions များ ပါဝင်သည်။ LNOI သည် ultra-high speed နှင့် low power modulation တွင် အကောင်းဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်ကို ရရှိနိုင်သော ဖြေရှင်းချက်အဖြစ် သတ်မှတ်ခံရသော်လည်း လက်ရှိတွင် mass production process နှင့် cost အရ စိန်ခေါ်မှုအချို့ရှိသည်။ မကြာသေးမီက အဖွဲ့သည် အလွန်ကောင်းမွန်သော photoelectric ဂုဏ်သတ္တိများနှင့် ကြီးမားသောထုတ်လုပ်မှုပါရှိသော thin film lithium tantalate (LTOI) ပေါင်းစပ် photonic platform ကို စတင်မိတ်ဆက်ခဲ့ပြီး ၎င်းသည် အသုံးချမှုများစွာတွင် lithium niobate နှင့် silicon optical platform များ၏ စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ကိုက်ညီ သို့မဟုတ် သာလွန်မည်ဟု မျှော်လင့်ရသည်။ သို့သော် ယခုအချိန်အထိ၊ အဓိက device သည်အလင်းပညာ ဆက်သွယ်ရေးအလွန်မြန်သော အီလက်ထရို-အော့ပတစ် မော်ဂျူလာကို LTOI တွင် အတည်မပြုရသေးပါ။
ဤလေ့လာမှုတွင် သုတေသီများသည် LTOI electro-optic modulator ကို ဦးစွာဒီဇိုင်းထုတ်ခဲ့ပြီး ၎င်း၏ဖွဲ့စည်းပုံကို ပုံ ၁ တွင်ပြသထားသည်။ insulator ပေါ်ရှိ lithium tantalate အလွှာတစ်ခုစီ၏ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် microwave electrode ၏ parameters များကို ဒီဇိုင်းထုတ်ခြင်းအားဖြင့် microwave နှင့် light wave ၏ propagation speed ကိုက်ညီမှုကိုအီလက်ထရို-အော့ပတစ် မော်ဂျူလာအကောင်အထည်ဖော်ပြီးပါပြီ။ မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းဆုံးရှုံးမှုကို လျှော့ချရာတွင်၊ ဤလုပ်ငန်းတွင် သုတေသီများသည် လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းပိုမိုကောင်းမွန်သော လျှပ်ကူးပစ္စည်းပစ္စည်းအဖြစ် ငွေကိုအသုံးပြုရန် ပထမဆုံးအကြိမ် အဆိုပြုခဲ့ပြီး ငွေလျှပ်ကူးပစ္စည်းသည် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုသော ရွှေလျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်ဆုံးရှုံးမှုကို ၈၂% အထိ လျှော့ချပေးသည်ကို ပြသခဲ့သည်။
ပုံ ၁ LTOI electro-optic modulator ဖွဲ့စည်းပုံ၊ phase matching design၊ microwave electrode loss test။
ပုံ ၂ တွင် LTOI electro-optic modulator ၏ စမ်းသပ်ကိရိယာနှင့် ရလဒ်များကို ပြသထားသည်။ပြင်းထန်မှုကို ချိန်ညှိထားသည်အလင်းပညာဆက်သွယ်ရေးစနစ်များတွင် တိုက်ရိုက်ထောက်လှမ်းခြင်း (IMDD)။ စမ်းသပ်ချက်များအရ LTOI electro-optic modulator သည် 25% SD-FEC threshold အောက် 3.8×10⁻² ၏ BER ကို 176 GBd ၏ sign rate ဖြင့် PAM8 အချက်ပြမှုများကို ထုတ်လွှင့်နိုင်ကြောင်း ပြသထားသည်။ 200 GBd PAM4 နှင့် 208 GBd PAM2 နှစ်ခုလုံးအတွက် BER သည် 15% SD-FEC နှင့် 7% HD-FEC ၏ threshold ထက် သိသိသာသာ နိမ့်ကျနေသည်။ ပုံ 3 ရှိ မျက်လုံးနှင့် histogram စမ်းသပ်မှုရလဒ်များက LTOI electro-optic modulator ကို မြင့်မားသော linearity နှင့် bit error rate နိမ့်သော မြန်နှုန်းမြင့် ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များတွင် အသုံးပြုနိုင်ကြောင်း မျက်မြင်သက်သေပြနေသည်။
ပုံ ၂။ LTOI electro-optic modulator ကို အသုံးပြု၍ စမ်းသပ်မှုပြင်းထန်မှုကို ချိန်ညှိထားသည်အလင်းပညာဆက်သွယ်ရေးစနစ်တွင် တိုက်ရိုက်ထောက်လှမ်းခြင်း (IMDD) (က) စမ်းသပ်ကိရိယာ၊ (ခ) ဆိုင်းဘုတ်နှုန်း၏ လုပ်ဆောင်ချက်အဖြစ် PAM8 (အနီရောင်)၊ PAM4 (အစိမ်းရောင်) နှင့် PAM2 (အပြာရောင်) အချက်ပြမှုများ၏ တိုင်းတာထားသော bit error rate (BER)၊ (ဂ) 25% SD-FEC ကန့်သတ်ချက်အောက်ရှိ bit-error rate တန်ဖိုးများဖြင့် တိုင်းတာမှုများအတွက် အသုံးပြုနိုင်သော သတင်းအချက်အလက်နှုန်း (AIR၊ dashed line) နှင့် ဆက်စပ်နေသော အသားတင်ဒေတာနှုန်း (NDR၊ solid line) တို့ကို ထုတ်ယူထားသည်။ (ဃ) PAM2၊ PAM4၊ PAM8 modulation အောက်ရှိ Eye map များနှင့် စာရင်းအင်း histogram များ။
ဤလုပ်ငန်းသည် 110 GHz ၏ 3 dB bandwidth ရှိသော ပထမဆုံးသော မြန်နှုန်းမြင့် LTOI electro-optic modulator ကို သရုပ်ပြသည်။ intensity modulation direct detection IMDD transmission စမ်းသပ်မှုများတွင်၊ device သည် 405 Gbit/s ၏ single carrier net data rate ကို ရရှိပြီး LNOI နှင့် plasma modulators ကဲ့သို့သော လက်ရှိ electro-optical platform များ၏ အကောင်းဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်နှင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သည်။ အနာဂတ်တွင်၊ ပိုမိုရှုပ်ထွေးသောIQ မော်ဂျူလာဒီဇိုင်းများ သို့မဟုတ် ပိုမိုအဆင့်မြင့်သော အချက်ပြအမှားပြင်ဆင်ခြင်းနည်းစနစ်များ သို့မဟုတ် quartz substrates ကဲ့သို့သော မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်ဆုံးရှုံးမှုနိမ့်သော အောက်ခံများကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် လီသီယမ် တန့်တလိတ် ကိရိယာများသည် 2 Tbit/s သို့မဟုတ် ထို့ထက်ပိုသော ဆက်သွယ်ရေးနှုန်းထားများကို ရရှိမည်ဟု မျှော်လင့်ရသည်။ အခြား RF filter ဈေးကွက်များတွင် ၎င်း၏ ကျယ်ပြန့်သောအသုံးချမှုကြောင့် scale effect နည်းပါးခြင်းနှင့် LTOI ၏ သီးခြားအားသာချက်များနှင့် ပေါင်းစပ်လိုက်သောအခါ လီသီယမ် တန့်တလိတ် ဖိုတွန်နစ်နည်းပညာသည် နောက်မျိုးဆက် မြန်နှုန်းမြင့် optical ဆက်သွယ်ရေးကွန်ရက်များနှင့် မိုက်ခရိုဝေ့ဖ် ဖိုတွန်နစ်စနစ်များအတွက် ကုန်ကျစရိတ်နည်း၊ ပါဝါနည်းနှင့် အလွန်မြင့်မားသော အမြန်နှုန်းဖြေရှင်းချက်များကို ပေးစွမ်းမည်ဖြစ်သည်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၄ ခုနှစ်၊ ဒီဇင်ဘာလ ၁၁ ရက်