တော်လှန်သော ဆီလီကွန် ဓါတ်ပုံဖမ်းစက် (Si photodetector)

တော်လှန်ရေးသမားဆီလီကွန်ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာ( Si photodetector )

တော်လှန်သော ဆီလီကွန် ဓါတ်ပုံဖမ်းစက် (Si photodetector) သမားရိုးကျထက် ကျော်လွန်၍ စွမ်းဆောင်ရည်၊

ဉာဏ်ရည်တုမော်ဒယ်လ်များနှင့် နက်နဲသော အာရုံကြောကွန်ရက်များ တိုးပွားလာခြင်းကြောင့် ရှုပ်ထွေးမှုများနှင့်အတူ၊ ကွန်ပြူတာအစုအဖွဲ့များသည် ပရိုဆက်ဆာများ၊ မန်မိုရီနှင့် ကွန်ပြူတာများကြားတွင် ကွန်ရက်ဆက်သွယ်မှုတွင် ပိုမိုတောင်းဆိုမှုများ ရှိလာပါသည်။ သို့သော်၊ လျှပ်စစ်ချိတ်ဆက်မှုများအပေါ်အခြေခံ၍ ရိုးရာ on-chip နှင့် inter-chip ကွန်ရက်များသည် bandwidth၊ latency နှင့် power သုံးစွဲမှုကြီးထွားလာမှုအတွက်လိုအပ်ချက်ကိုဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်ခြင်းမရှိပေ။ ဤပိတ်ဆို့မှုကိုဖြေရှင်းရန်အတွက်၊ ၎င်း၏ရှည်လျားသောအကွာအဝေး၊ မြန်ဆန်သောအမြန်နှုန်း၊ စွမ်းအင်ထိရောက်မှုမြင့်မားသောအားသာချက်များဖြင့် optical အပြန်အလှန်ချိတ်ဆက်မှုနည်းပညာသည်အနာဂတ်ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက်မျှော်လင့်ချက်ဖြစ်လာသည်။ ၎င်းတို့အနက် CMOS လုပ်ငန်းစဉ်အပေါ် အခြေခံထားသော ဆီလီကွန်ဖိုနစ်နည်းပညာသည် ၎င်း၏မြင့်မားသောပေါင်းစပ်မှု၊ ကုန်ကျစရိတ်နည်းပါးမှုနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်တိကျမှုတို့ကြောင့် ကြီးမားသောအလားအလာကိုပြသသည်။ သို့သော်၊ စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် ဓာတ်ပုံdetectors များကို လက်တွေ့အကောင်အထည်ဖော်ရာတွင် စိန်ခေါ်မှုများစွာကို ရင်ဆိုင်နေရဆဲဖြစ်သည်။ ပုံမှန်အားဖြင့်၊ photodetectors များသည် ထောက်လှမ်းခြင်းစွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် ဂျာမနီယမ် (Ge) ကဲ့သို့သော ကျဉ်းမြောင်းသော တီးဝိုင်းကွာဟချက်ဖြင့် ပစ္စည်းများကို ပေါင်းစည်းရန် လိုအပ်သော်လည်း၊ ၎င်းသည် ပိုမိုရှုပ်ထွေးသော ကုန်ထုတ်လုပ်ငန်းစဉ်များ၊ ကုန်ကျစရိတ်များပြီး အပြောင်းအလဲမြန်သော အထွက်နှုန်းများကို ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။ သုတေသနအဖွဲ့မှ ဖန်တီးထားသော all-silicon photodetector သည် ဂျာမနီယမ်ကို အသုံးမပြုဘဲ ဒေတာထုတ်လွှင့်မှုနှုန်း 160 Gb/s နှုန်းဖြင့် တီထွင်ဆန်းသစ်ထားသော dual-microring resonator ဒီဇိုင်းဖြင့် စုစုပေါင်းထုတ်လွှင့်မှု bandwidth 1.28 Tb/s ဖြင့် ရရှိခဲ့ပါသည်။

မကြာသေးမီက အမေရိကန်ပြည်ထောင်စုရှိ ပူးတွဲသုတေသနအဖွဲ့တစ်ဖွဲ့သည် ဆန်းသစ်သောလေ့လာမှုတစ်ခုကို ထုတ်ပြန်ခဲ့ပြီး ၎င်းတို့သည် all-silicon avalanche photodiode ကို အောင်မြင်စွာတီထွင်နိုင်ခဲ့ကြောင်း ကြေညာခဲ့သည်။APD ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာ) ချစ်ပ်။ ဤချစ်ပ်တွင် အလွန်မြင့်မားသော မြန်နှုန်းနှင့် ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော photoelectric interface လုပ်ဆောင်ချက်ပါရှိပြီး၊ ၎င်းသည် အနာဂတ် optical ကွန်ရက်များတွင် တစ်စက္ကန့်လျှင် 3.2 Tb ထက်ပို၍ ဒေတာလွှဲပြောင်းမှုရရှိရန် မျှော်လင့်ထားသည်။

နည်းပညာပိုင်းအရ အောင်မြင်မှု- နှစ်ဆ microring resonator ဒီဇိုင်း

သမားရိုးကျ ဓာတ်ပုံdetectors များသည် bandwidth နှင့် responsiveness အကြား လိုက်လျောညီထွေမဖြစ်နိုင်သော ကွဲလွဲမှုများ ရှိတတ်သည်။ သုတေသနအဖွဲ့သည် double-microring resonator ဒီဇိုင်းကို အသုံးပြု၍ ချန်နယ်များကြား အပြန်အလှန်စကားပြောဆိုမှုများကို ထိရောက်စွာ နှိမ်နင်းခြင်းဖြင့် ဤကွဲလွဲမှုကို အောင်မြင်စွာ လျှော့ချနိုင်ခဲ့သည်။ စမ်းသပ်မှုရလဒ်များက ဖော်ပြသည်။all-silicon photodetectorတုံ့ပြန်မှု 0.4 A/W၊ 1 nA နိမ့်သော မှောင်သောလျှပ်စီးကြောင်း၊ မြင့်မားသော bandwidth 40 GHz နှင့် −50 dB ထက် အလွန်နည်းသော လျှပ်စစ် crosstalk ရှိသည်။ ဤစွမ်းဆောင်ရည်သည် ဆီလီကွန်-ဂျာမနီယမ်နှင့် III-V ပစ္စည်းများအပေါ် အခြေခံထားသော လက်ရှိလုပ်ငန်းသုံး ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သည်။

အနာဂတ်ကို မျှော်ကြည့်ခြင်း- optical networks များတွင် ဆန်းသစ်တီထွင်မှုဆီသို့ လမ်းကြောင်း

All-silicon photodetector ၏ အောင်မြင်စွာ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုသည် နည်းပညာတွင် သမားရိုးကျဖြေရှင်းချက်ထက် သာလွန်ရုံသာမက ကုန်ကျစရိတ် 40% ခန့် သက်သာစေပြီး အနာဂတ်တွင် မြန်နှုန်းမြင့်၊ ကုန်ကျစရိတ်သက်သာသော optical ကွန်ရက်များ အကောင်အထည်ဖော်နိုင်ရေးအတွက် လမ်းခင်းပေးပါသည်။ နည်းပညာသည် လက်ရှိ CMOS လုပ်ငန်းစဉ်များနှင့် အပြည့်အဝသဟဇာတဖြစ်ပြီး အထွက်နှုန်းအလွန်မြင့်မားပြီး အနာဂတ်တွင် ဆီလီကွန်ဖိုနစ်နည်းပညာနယ်ပယ်တွင် စံအစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်လာရန် မျှော်လင့်ပါသည်။ အနာဂတ်တွင်၊ သုတေသနအဖွဲ့သည် ဓာတုဗေဒပစ္စည်းပါဝင်မှုကို လျှော့ချရန်နှင့် အစားထိုးထည့်သွင်းမှုအခြေအနေများကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေခြင်းဖြင့် photodetector ၏ စုပ်ယူမှုနှုန်းနှင့် bandwidth စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပိုမိုတိုးတက်ကောင်းမွန်လာစေရန် ဒီဇိုင်းကို ဆက်လက်ပိုမိုကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်ရန် စီစဉ်နေပါသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ သုတေသနသည် ပိုမိုမြင့်မားသော bandwidth၊ scalability နှင့် energy efficiency ကိုရရှိရန် မျိုးဆက်သစ် AI အစုအဝေးများရှိ optical network များတွင် ဤ all-silicon နည်းပညာကို မည်သို့အသုံးချနိုင်သည်ကို စူးစမ်းလေ့လာမည်ဖြစ်သည်။