الیکٹرو آپٹیکل ماڈیولٹرز کا مستقبل

کا مستقبلالیکٹرو آپٹیکل ماڈیولر

الیکٹرو آپٹک ماڈیولر جدید آپٹو الیکٹرانک سسٹمز میں مرکزی کردار ادا کرتے ہیں، جو روشنی کی خصوصیات کو ریگولیٹ کرکے مواصلات سے لے کر کوانٹم کمپیوٹنگ تک بہت سے شعبوں میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ اس مقالے میں الیکٹرو آپٹک ماڈیولیٹر ٹیکنالوجی کی موجودہ صورتحال، تازہ ترین پیش رفت اور مستقبل کی ترقی پر تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔

شکل 1: مختلف کی کارکردگی کا موازنہآپٹیکل ماڈیولیٹرٹیکنالوجیز، بشمول پتلی فلم لیتھیم نائوبیٹ (TFLN)، III-V الیکٹریکل ابسورپشن ماڈیولٹرز (EAM)، سلیکون پر مبنی اور پولیمر ماڈیولٹرز اندراج نقصان، بینڈوتھ، بجلی کی کھپت، سائز، اور مینوفیکچرنگ کی صلاحیت کے لحاظ سے۔

روایتی سلکان پر مبنی الیکٹرو آپٹک ماڈیولر اور ان کی حدود

سلیکون پر مبنی فوٹو الیکٹرک لائٹ ماڈیولر کئی سالوں سے آپٹیکل کمیونیکیشن سسٹم کی بنیاد رہے ہیں۔ پلازما ڈسپریشن اثر کی بنیاد پر، اس طرح کے آلات نے گزشتہ 25 سالوں میں قابل ذکر پیش رفت کی ہے، جس سے ڈیٹا کی منتقلی کی شرح میں تین آرڈرز کا اضافہ ہوا ہے۔ جدید سلکان پر مبنی ماڈیولر 224 Gb/s تک کی 4-سطح کی پلس ایمپلیٹیوڈ ماڈیولیشن (PAM4) حاصل کر سکتے ہیں، اور PAM8 ماڈیولیشن کے ساتھ 300 Gb/s سے بھی زیادہ۔

تاہم، سلکان پر مبنی ماڈیولرز کو مادی خصوصیات سے پیدا ہونے والی بنیادی حدود کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ جب آپٹیکل ٹرانسسیورز کو 200+ Gbaud سے زیادہ کی بوڈ ریٹ کی ضرورت ہوتی ہے، تو ان آلات کی بینڈوتھ کی مانگ کو پورا کرنا مشکل ہوتا ہے۔ یہ حد سیلیکون کی موروثی خصوصیات سے پیدا ہوتی ہے - کافی چالکتا کو برقرار رکھتے ہوئے ضرورت سے زیادہ روشنی کے نقصان سے بچنے کا توازن ناگزیر تجارت پیدا کرتا ہے۔

ابھرتی ہوئی ماڈیولر ٹیکنالوجی اور مواد

روایتی سلکان پر مبنی ماڈیولرز کی حدود نے متبادل مواد اور انضمام کی ٹیکنالوجیز میں تحقیق کو آگے بڑھایا ہے۔ پتلی فلم لتیم نیبیٹ ماڈیولرز کی نئی نسل کے لیے سب سے زیادہ امید افزا پلیٹ فارم بن گئی ہے۔پتلی فلم لتیم نیوبیٹ الیکٹرو آپٹک ماڈیولیٹربلک لیتھیم نائوبیٹ کی بہترین خصوصیات کے وارث ہیں، بشمول: وسیع شفاف کھڑکی، بڑی الیکٹرو آپٹک کوفیشینٹ (r33 = 31 pm/V) لکیری سیل Kerrs اثر متعدد طول موج کی حدود میں کام کر سکتا ہے۔

پتلی فلم لیتھیم نائوبیٹ ٹیکنالوجی میں حالیہ پیشرفت نے قابل ذکر نتائج حاصل کیے ہیں، بشمول 260 Gbaud پر کام کرنے والا ماڈیولیٹر 1.96 Tb/s فی چینل کے ڈیٹا کی شرح کے ساتھ۔ پلیٹ فارم کے منفرد فوائد ہیں جیسے CMOS-مطابقت پذیر ڈرائیو وولٹیج اور 100 GHz کی 3-dB بینڈوتھ۔

ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجی کی درخواست

الیکٹرو آپٹک ماڈیولٹرز کی ترقی کا بہت سے شعبوں میں ابھرتی ہوئی ایپلی کیشنز سے گہرا تعلق ہے۔ مصنوعی ذہانت اور ڈیٹا سینٹرز کے میدان میں،تیز رفتار ماڈیولرانٹر کنکشن کی اگلی نسل کے لیے اہم ہیں، اور AI کمپیوٹنگ ایپلی کیشنز 800G اور 1.6T پلگ ایبل ٹرانسیور کی مانگ کو بڑھا رہی ہیں۔ ماڈیولیٹر ٹیکنالوجی کا اطلاق اس پر بھی ہوتا ہے: کوانٹم انفارمیشن پروسیسنگ نیورومورفک کمپیوٹنگ فریکوئنسی ماڈیولڈ کنٹینسی ویو (FMCW) لیڈر مائکروویو فوٹون ٹیکنالوجی

خاص طور پر، پتلی فلم لیتھیم نیوبیٹ الیکٹرو آپٹک ماڈیولیٹر آپٹیکل کمپیوٹیشنل پروسیسنگ انجنوں میں طاقت دکھاتے ہیں، تیز رفتار کم پاور ماڈیولیشن فراہم کرتے ہیں جو مشین لرننگ اور مصنوعی ذہانت کی ایپلی کیشنز کو تیز کرتا ہے۔ ایسے ماڈیولیٹر کم درجہ حرارت پر بھی کام کر سکتے ہیں اور سپر کنڈکٹنگ لائنوں میں کوانٹم کلاسیکل انٹرفیس کے لیے موزوں ہیں۔

اگلی نسل کے الیکٹرو آپٹک ماڈیولٹرز کی ترقی کو کئی بڑے چیلنجوں کا سامنا ہے: پیداواری لاگت اور پیمانہ: پتلی فلم لیتھیم نائوبیٹ ماڈیولیٹر فی الحال 150 ملی میٹر ویفر پروڈکشن تک محدود ہیں، جس کے نتیجے میں زیادہ لاگت آتی ہے۔ انڈسٹری کو فلم کی یکسانیت اور معیار کو برقرار رکھتے ہوئے ویفر سائز کو بڑھانے کی ضرورت ہے۔ انضمام اور شریک ڈیزائن: کی کامیاب ترقیاعلی کارکردگی کے ماڈیولرزآپٹو الیکٹرانکس اور الیکٹرانک چپ ڈیزائنرز، ای ڈی اے سپلائرز، فاؤنٹس، اور پیکیجنگ ماہرین کے تعاون پر مشتمل جامع کو-ڈیزائن کی صلاحیتوں کی ضرورت ہے۔ مینوفیکچرنگ کی پیچیدگی: اگرچہ سلیکون پر مبنی آپٹو الیکٹرانکس کے عمل اعلی درجے کی CMOS الیکٹرانکس سے کم پیچیدہ ہیں، لیکن مستحکم کارکردگی اور پیداوار کے حصول کے لیے اہم مہارت اور مینوفیکچرنگ کے عمل کی اصلاح کی ضرورت ہوتی ہے۔

AI بوم اور جغرافیائی سیاسی عوامل سے کارفرما، یہ فیلڈ دنیا بھر کی حکومتوں، صنعتوں اور نجی شعبے سے بڑھتی ہوئی سرمایہ کاری حاصل کر رہا ہے، جس سے اکیڈمی اور صنعت کے درمیان تعاون کے نئے مواقع پیدا ہو رہے ہیں اور جدت کو تیز کرنے کا وعدہ کیا جا رہا ہے۔