တော်လှန်ရေးသမားဆီလီကွန် အလင်းရှာဖွေကိရိယာ(Si ဖိုတိုထောက်လှမ်းကိရိယာ)
တော်လှန်ပြောင်းလဲနိုင်သော ဆီလီကွန် ဓာတ်မှန်ရိုက်ကိရိယာ (all-silicon photodetector)Si ဖိုတိုထောက်လှမ်းကိရိယာ) ရိုးရာထက် ကျော်လွန်သော စွမ်းဆောင်ရည်
ဉာဏ်ရည်တု မော်ဒယ်များနှင့် နက်ရှိုင်းသော အာရုံကြောကွန်ရက်များ၏ ရှုပ်ထွေးမှု မြင့်တက်လာခြင်းနှင့်အတူ၊ ကွန်ပျူတာ အစုအဝေးများသည် ပရိုဆက်ဆာများ၊ မှတ်ဉာဏ်နှင့် ကွန်ပျူတာ နုတ်များအကြား ကွန်ရက်ဆက်သွယ်ရေးအပေါ် လိုအပ်ချက်များ ပိုမိုမြင့်မားလာစေပါသည်။ သို့သော်၊ လျှပ်စစ်ချိတ်ဆက်မှုများကို အခြေခံသည့် ရိုးရာ ချစ်ပ်ပေါ်ရှိ ချစ်ပ်နှင့် အပြန်အလှန် ချစ်ပ်ကွန်ရက်များသည် bandwidth၊ latency နှင့် ပါဝါသုံးစွဲမှုတို့အတွက် တိုးပွားလာသော လိုအပ်ချက်ကို ဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်ခြင်း မရှိပါ။ ဤအတားအဆီးကို ဖြေရှင်းရန်အတွက်၊ ၎င်း၏ ရှည်လျားသော ထုတ်လွှင့်မှုအကွာအဝေး၊ မြန်ဆန်သော အမြန်နှုန်း၊ မြင့်မားသော စွမ်းအင်ထိရောက်မှု အားသာချက်များဖြင့် optical interconnection နည်းပညာသည် တဖြည်းဖြည်းနှင့် အနာဂတ်ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု၏ မျှော်လင့်ချက် ဖြစ်လာပါသည်။ ၎င်းတို့ထဲတွင် CMOS လုပ်ငန်းစဉ်ကို အခြေခံသည့် ဆီလီကွန် ဖိုတွန်နစ် နည်းပညာသည် ၎င်း၏ မြင့်မားသော ပေါင်းစပ်မှု၊ ကုန်ကျစရိတ်နည်းပါးမှုနှင့် လုပ်ဆောင်မှု တိကျမှုကြောင့် အလားအလာကောင်းများ ပြသနေပါသည်။ သို့သော်၊ မြင့်မားသော စွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော photodetector များကို အကောင်အထည်ဖော်ခြင်းသည် စိန်ခေါ်မှုများစွာနှင့် ရင်ဆိုင်နေရဆဲဖြစ်သည်။ ပုံမှန်အားဖြင့်၊ photodetector များသည် ထောက်လှမ်းမှု စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် germanium (Ge) ကဲ့သို့သော ကျဉ်းမြောင်းသော band gap ရှိသော ပစ္စည်းများကို ပေါင်းစပ်ရန် လိုအပ်သော်လည်း ၎င်းသည် ပိုမိုရှုပ်ထွေးသော ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များ၊ မြင့်မားသော ကုန်ကျစရိတ်များနှင့် မတည်ငြိမ်သော အထွက်နှုန်းများကိုလည်း ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ သုတေသနအဖွဲ့မှ တီထွင်ထားသော all-silicon photodetector သည် ဆန်းသစ်သော dual-microring resonator ဒီဇိုင်းမှတစ်ဆင့် germanium မသုံးဘဲ channel တစ်ခုလျှင် 160 Gb/s ဒေတာထုတ်လွှင့်မှုအမြန်နှုန်းနှင့် စုစုပေါင်းထုတ်လွှင့်မှု bandwidth 1.28 Tb/s ရရှိခဲ့သည်။
မကြာသေးမီက အမေရိကန်ပြည်ထောင်စုရှိ ပူးတွဲသုတေသနအဖွဲ့တစ်ဖွဲ့သည် ဆီလီကွန်အားလုံးပါဝင်သော avalanche photodiode ကို အောင်မြင်စွာ တီထွင်နိုင်ခဲ့ကြောင်း ကြေငြာသည့် ဆန်းသစ်သောလေ့လာမှုတစ်ခုကို ထုတ်ပြန်ခဲ့သည် (APD အလင်းရှာဖွေကိရိယာ) ချစ်ပ်။ ဤချစ်ပ်တွင် အလွန်မြန်နှုန်းမြင့်ပြီး ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော photoelectric interface လုပ်ဆောင်ချက်ပါရှိပြီး အနာဂတ် optical network များတွင် တစ်စက္ကန့်လျှင် 3.2 Tb ကျော် data transfer ရရှိလိမ့်မည်ဟု မျှော်လင့်ရသည်။
နည်းပညာဆိုင်ရာ အောင်မြင်မှု- နှစ်ထပ် မိုက်ခရိုလက်စွပ် ပဲ့တင်ထပ်စက် ဒီဇိုင်း
ရိုးရာ photodetector များတွင် bandwidth နှင့် responsiveness အကြား မညှိနှိုင်းနိုင်သော ဆန့်ကျင်ဘက်များ ရှိလေ့ရှိသည်။ သုတေသနအဖွဲ့သည် double-microring resonator ဒီဇိုင်းကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် ဤဆန့်ကျင်ဘက်ကို အောင်မြင်စွာ လျော့ပါးစေပြီး channel များအကြား cross-talk ကို ထိရောက်စွာ နှိမ်နင်းခဲ့သည်။ စမ်းသပ်မှုရလဒ်များက ပြသသည်မှာဆီလီကွန်အားလုံးပါသော ဖိုတိုထောက်လှမ်းကိရိယာ0.4 A/W တုံ့ပြန်မှု၊ 1 nA အထိ နိမ့်သော မှောင်မိုက်လျှပ်စီးကြောင်း၊ 40 GHz မြင့်မားသော bandwidth နှင့် −50 dB အောက် အလွန်နိမ့်သော လျှပ်စစ် crosstalk ရှိသည်။ ဤစွမ်းဆောင်ရည်သည် ဆီလီကွန်-ဂျာမနီယမ်နှင့် III-V ပစ္စည်းများကို အခြေခံထားသည့် လက်ရှိစီးပွားဖြစ် photodetector များနှင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သည်။
အနာဂတ်ကို မျှော်ကြည့်ခြင်း- အလင်းတန်းကွန်ရက်များတွင် ဆန်းသစ်တီထွင်မှုဆီသို့ လမ်းကြောင်း
all-silicon photodetector အောင်မြင်စွာ တီထွင်နိုင်ခဲ့ခြင်းသည် နည်းပညာတွင် ရိုးရာဖြေရှင်းချက်ကို ကျော်လွန်ရုံသာမက ကုန်ကျစရိတ် ၄၀% ခန့် သက်သာစေခဲ့ပြီး အနာဂတ်တွင် မြန်နှုန်းမြင့်၊ ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော optical network များ ပေါ်ပေါက်လာစေရန် လမ်းခင်းပေးခဲ့သည်။ ဤနည်းပညာသည် ရှိပြီးသား CMOS လုပ်ငန်းစဉ်များနှင့် အပြည့်အဝ တွဲဖက်အသုံးပြုနိုင်ပြီး အလွန်မြင့်မားသော yield နှင့် yield ရှိပြီး အနာဂတ်တွင် silicon photonics နည်းပညာနယ်ပယ်တွင် စံအစိတ်အပိုင်းတစ်ခု ဖြစ်လာရန် မျှော်လင့်ရသည်။ အနာဂတ်တွင် သုတေသနအဖွဲ့သည် doping အာရုံစူးစိုက်မှုကို လျှော့ချခြင်းနှင့် implantation အခြေအနေများကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေခြင်းဖြင့် photodetector ၏ absorption rate နှင့် bandwidth စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပိုမိုတိုးတက်စေရန် ဒီဇိုင်းကို ဆက်လက်အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် လုပ်ဆောင်ရန် စီစဉ်ထားသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ဤ all-silicon နည်းပညာကို နောက်မျိုးဆက် AI cluster များရှိ optical network များတွင် မည်သို့အသုံးချနိုင်သည်ကိုလည်း သုတေသနပြုမည်ဖြစ်ပြီး bandwidth၊ scalability နှင့် energy efficiency မြင့်မားလာစေရန် စူးစမ်းလေ့လာသွားမည်ဖြစ်သည်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၅ ခုနှစ်၊ မတ်လ ၃၁ ရက်