لتیم ٹینٹلیٹ (LTOI) تیز رفتارالیکٹرو آپٹک ماڈیولیٹر
5G اور مصنوعی ذہانت (AI) جیسی نئی ٹیکنالوجیز کو وسیع پیمانے پر اپنانے کے باعث عالمی ڈیٹا ٹریفک میں مسلسل اضافہ ہوتا جا رہا ہے، جو آپٹیکل نیٹ ورکس کی تمام سطحوں پر ٹرانسسیور کے لیے اہم چیلنجز پیش کرتی ہے۔ خاص طور پر، اگلی نسل کی الیکٹرو آپٹک ماڈیولیٹر ٹیکنالوجی کو توانائی کی کھپت اور اخراجات کو کم کرتے ہوئے ایک چینل میں ڈیٹا کی منتقلی کی شرح میں 200 Gbps تک نمایاں اضافہ کی ضرورت ہے۔ پچھلے کچھ سالوں میں، آپٹیکل ٹرانسیور مارکیٹ میں سلکان فوٹوونکس ٹیکنالوجی کو بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے، بنیادی طور پر اس حقیقت کی وجہ سے کہ سیلیکون فوٹوونکس کو بالغ CMOS عمل کا استعمال کرتے ہوئے بڑے پیمانے پر تیار کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، SOI الیکٹرو آپٹک ماڈیولٹرز جو کیریئر ڈسپریشن پر انحصار کرتے ہیں انہیں بینڈوتھ، بجلی کی کھپت، فری کیریئر جذب اور ماڈیولیشن نان لائنیرٹی میں بڑے چیلنجز کا سامنا ہے۔ صنعت میں ٹیکنالوجی کے دیگر راستوں میں InP، پتلی فلم لیتھیم نائوبیٹ LNOI، الیکٹرو آپٹیکل پولیمر، اور دیگر ملٹی پلیٹ فارم متضاد انضمام کے حل شامل ہیں۔ LNOI ایک ایسا حل سمجھا جاتا ہے جو انتہائی تیز رفتار اور کم پاور ماڈیولیشن میں بہترین کارکردگی حاصل کر سکتا ہے، تاہم، اس وقت بڑے پیمانے پر پیداواری عمل اور لاگت کے لحاظ سے کچھ چیلنجز درپیش ہیں۔ حال ہی میں، ٹیم نے بہترین فوٹو الیکٹرک خصوصیات اور بڑے پیمانے پر مینوفیکچرنگ کے ساتھ ایک پتلی فلم لیتھیم ٹینٹلیٹ (LTOI) مربوط فوٹوونک پلیٹ فارم لانچ کیا، جس کی توقع ہے کہ بہت سے ایپلی کیشنز میں لیتھیم نائوبیٹ اور سلکان آپٹیکل پلیٹ فارمز کی کارکردگی سے مماثل یا اس سے بھی زیادہ ہوگی۔ تاہم، اب تک، کے بنیادی آلہآپٹیکل مواصلات, الٹرا ہائی سپیڈ الیکٹرو آپٹک ماڈیولیٹر کی LTOI میں تصدیق نہیں کی گئی ہے۔
اس تحقیق میں، محققین نے سب سے پہلے LTOI الیکٹرو آپٹک ماڈیولیٹر ڈیزائن کیا، جس کی ساخت تصویر 1 میں دکھائی گئی ہے۔ انسولیٹر پر لیتھیم ٹینٹلیٹ کی ہر پرت کی ساخت کے ڈیزائن اور مائیکرو ویو الیکٹروڈ کے پیرامیٹرز کے ذریعے، مائیکرو ویو اور روشنی کی لہر کے پھیلاؤ کی رفتار کا ملاپ۔الیکٹرو آپٹیکل ماڈیولیٹراحساس ہوتا ہے. مائیکرو ویو الیکٹروڈ کے نقصان کو کم کرنے کے معاملے میں، اس کام میں محققین نے پہلی بار چاندی کو بہتر چالکتا کے ساتھ الیکٹروڈ مواد کے طور پر استعمال کرنے کی تجویز پیش کی، اور چاندی کے الیکٹروڈ کو بڑے پیمانے پر استعمال ہونے والے سونے کے الیکٹروڈ کے مقابلے مائیکرو ویو کے نقصان کو 82 فیصد تک کم کرنے کے لیے دکھایا گیا۔
انجیر۔ 1 LTOI الیکٹرو آپٹک ماڈیولر ڈھانچہ، فیز میچنگ ڈیزائن، مائکروویو الیکٹروڈ نقصان ٹیسٹ۔
انجیر۔ 2 تجرباتی آلات اور LTOI الیکٹرو آپٹک ماڈیولیٹر کے نتائج دکھاتا ہے۔شدت ماڈیولڈآپٹیکل کمیونیکیشن سسٹمز میں ڈائریکٹ ڈیٹیکشن (IMDD)۔ تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ LTOI الیکٹرو آپٹک ماڈیولیٹر PAM8 سگنلز کو 176 GBd کی نشانی شرح پر 25% SD-FEC حد سے نیچے 3.8×10⁻² کے ناپے ہوئے BER کے ساتھ منتقل کر سکتا ہے۔ 200 GBd PAM4 اور 208 GBd PAM2 دونوں کے لیے، BER 15% SD-FEC اور 7% HD-FEC کی حد سے نمایاں طور پر کم تھا۔ شکل 3 میں آنکھ اور ہسٹوگرام ٹیسٹ کے نتائج بصری طور پر یہ ظاہر کرتے ہیں کہ LTOI الیکٹرو آپٹک ماڈیولیٹر کو تیز رفتار مواصلاتی نظام میں اعلی خطوط اور کم بٹ ایرر ریٹ کے ساتھ استعمال کیا جا سکتا ہے۔
انجیر۔ 2 کے لیے LTOI الیکٹرو آپٹک ماڈیولیٹر کا استعمال کرتے ہوئے تجربہ کریں۔شدت کو ماڈیول کیا گیا۔آپٹیکل کمیونیکیشن سسٹم میں ڈائریکٹ ڈیٹیکشن (IMDD) (a) تجرباتی ڈیوائس؛ (b) PAM8(سرخ)، PAM4(سبز) اور PAM2(نیلے) سگنلز کی پیمائش شدہ بٹ ایرر ریٹ (BER) سائن ریٹ کے فنکشن کے طور پر؛ (c) 25% SD-FEC کی حد سے کم بٹ ایرر ریٹ ویلیوز کے ساتھ پیمائش کے لیے استعمال کے قابل معلومات کی شرح (AIR، ڈیشڈ لائن) اور متعلقہ نیٹ ڈیٹا ریٹ (NDR، ٹھوس لائن) نکالا گیا۔ (d) PAM2، PAM4، PAM8 ماڈیولیشن کے تحت آنکھوں کے نقشے اور شماریاتی ہسٹوگرام۔
یہ کام 110 GHz کی 3 dB بینڈوتھ کے ساتھ پہلے تیز رفتار LTOI الیکٹرو آپٹک ماڈیولیٹر کو ظاہر کرتا ہے۔ آئی ایم ڈی ڈی ٹرانسمیشن کے تجربات میں شدت ماڈیولیشن ڈائریکٹ ڈیٹیکشن میں، ڈیوائس 405 Gbit/s کی سنگل کیریئر نیٹ ڈیٹا ریٹ حاصل کرتی ہے، جو موجودہ الیکٹرو آپٹیکل پلیٹ فارمز جیسے LNOI اور پلازما ماڈیولٹرز کی بہترین کارکردگی سے موازنہ ہے۔ مستقبل میں، زیادہ پیچیدہ استعمال کرتے ہوئےآئی کیو ماڈیولیٹرڈیزائن یا زیادہ جدید سگنل کی خرابی کی اصلاح کی تکنیک، یا کم مائیکرو ویو کے نقصان کے سبسٹریٹس جیسے کوارٹز سبسٹریٹس کا استعمال کرتے ہوئے، لیتھیم ٹینٹلیٹ ڈیوائسز سے 2 Tbit/s یا اس سے زیادہ کی کمیونیکیشن ریٹ حاصل کرنے کی توقع کی جاتی ہے۔ LTOI کے مخصوص فوائد کے ساتھ مل کر، جیسے لوئر بائرفرنجنس اور دیگر RF فلٹر مارکیٹوں میں اس کے وسیع پیمانے پر اطلاق کی وجہ سے اسکیل اثر، لیتھیم ٹینٹلیٹ فوٹوونکس ٹیکنالوجی اگلی نسل کے ہائی سپیڈ آپٹیکل کمیونیکیشن نیٹ ورکس اور مائیکرو ویو کے لیے کم لاگت، کم طاقت اور انتہائی تیز رفتار حل فراہم کرے گی۔
پوسٹ ٹائم: دسمبر-11-2024