Sfond R&D
Taħt it-tendenza ġenerali tal-iżvilupp tas-soċjetà tal-informazzjoni, l-ammont totali ta 'informazzjoni ġġenerata mill-bnedmin u l-magni se jkompli jikber b'mod esponenzjali b'rata ta' 50-60% fis-sena fil-15-il sena li ġejjin. Jekk in-netwerk tal-fibra ottika jistax jipprovdi l-kapaċità ta 'komunikazzjoni meħtieġa għat-tkabbir mgħaġġel tat-trażmissjoni tal-informazzjoni tal-massa fil-futur hija kwistjoni fundamentali relatata mas-sostenibbiltà tal-iżvilupp tat-teknoloġija tal-informazzjoni. L-isfida ewlenija li tiffaċċja hija kif tespandi kontinwament il-bandwidth tal-kanal ottiku u l-proporzjon tas-sinjal għall-istorbju biex ittejjeb il-kapaċità tat-trażmissjoni tal-informazzjoni, fl-istess ħin, mhux biss tnaqqas il-konsum tal-enerġija għal kull unità ta 'kapaċità, iżda tnaqqas ukoll aktar l-enerġija totali konsum tal-kanal, u b'hekk ireġġa' lura t-tendenza ġenerali li l-konsum tal-enerġija jiżdied bl-ammont ta 'informazzjoni. It-teknoloġija tal-ħardwer fiżiku rappreżentata minn ċipep u apparati optoelettroniċi hija l-avvanz ewlieni biex issolvi l-isfidi tekniċi ewlenin u l-problemi tal-għonq ta 'hawn fuq.
Iż-żieda tar-rata tas-simbolu (rata ta 'baud) tat-trażmissjoni tal-fibra ottika tista' tnaqqas ħafna n-numru ta 'ċipep u apparat fit-tarf tat-trasmissjoni tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika. Huwa mezz importanti biex tiżdied il-veloċità, jitnaqqas il-konsum tal-enerġija u jiġu kkontrollati l-ispejjeż tan-netwerks tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika. Fil-preżent, is-sistema ta 'trażmissjoni ottika koerenti kummerċjali tadotta ċ-ċippa tal-ipproċessar tas-sinjal diġitali (DSP) ta' node ta 'proċess ta' 7nm, li tista 'tappoġġja rata ta' trażmissjoni tad-dejta ta '800Gbit/s bit-tip ta' kodiċi ta 'modulazzjoni ta' rata ta 'simbolu baud 96G u 64QAM. Is-sistema ta 'trasmissjoni tal-ġenerazzjoni li jmiss tadotta 5nm DSP, rata ta' simbolu baud 130G, tip ta 'kodiċi ta' modulazzjoni QPSK, u tista 'tappoġġja trasmissjoni fuq distanza twila b'rata ta' data ta '400Gbit/s ta' 1500km. Jekk il-pass li jmiss jistax jirrealizza sistema ta 'komunikazzjoni ottika koerenti b'rata ta' simbolu li taqbeż il-200G baud sar il-fokus tal-industrija. Iċ-ċavetta tinsab jekk iċ-ċipep optoelettroniċi u ċ-ċipep mikroelettroniċi jistgħux ikissru l-konġestjoni tal-prestazzjoni attwali. Il-modulatur elettro-ottiku b'wisa 'ta' frekwenza elettro-ottika super kbira ta 'aktar minn 100GHz u vultaġġ ta' drajv ultra-baxx ta 'inqas minn 1V huwa ċ-ċippa optoelettronika ewlenija ewlenija biex jintlaħaq dan il-għan.
Innovazzjonijiet kbar
F'Jannar 2022, l-Università ta 'Sun Yat sen, f'kooperazzjoni ma' Huawei, ippubblikat l-ewwel ċippa modulatur tad-dawl koerenti tal-multiplexing tal-polarizzazzjoni fid-dinja bbażata fuq film niobat tal-litju (M. Xu, et al. Għad hemm ħafna sfidi biex tgħolli r-rata tal-baud 'il fuq minn 200Gbaud. Il-komponenti optoelettroniċi kollha fis-sistema jeħtieġ li jkollhom bandwidth suffiċjenti, u l-amplitudni tas-sinjal tas-sewqan elettriku b'rata ta 'baud għolja hija biss 100 millivolts, li tressaq rekwiżiti stretti għal ċipep modulatur elettro-ottiku u strumenti tat-test.
Fuq il-bażi tax-xogħol ta 'hawn fuq, Niobium Austria Optoelectronics, Sun Yat sen University, Bell Laboratory (Franza), III-V Laboratory (Franza) u Zede Technology ffurmaw tim konġunt ta' riċerka u żvilupp biex ikompli jottimizza u jiddisinja d-disinn ottiku u microwave disinn ta 'modulatur elettro-ottiku tal-film niobate tal-litju, uża substrat tal-kwarz biex tikseb telf microwave ultra-baxx, u uża elettrodu tal-mewġ li jivvjaġġa abilità biex tikseb trasmissjoni sinkronika fuq iċ-ċippa tar-rata tal-microwave u r-rata tal-mewġ tad-dawl, Dawl koerenti ta' polarizzazzjoni doppja ta 'prestazzjoni għolja modulatur b'3dB bandwidth elettro-ottiku sa 110 GHz u vultaġġ ta 'nofs mewġ baxx daqs 1 V ġie żviluppat b'suċċess, kif muri fil-Figura 1. Sabiex iwettqu esperimenti ta' trażmissjoni stabbli, Niobio Optoelectronics lestiet ukoll l-igganċjar ta 'ottiċi b'telf baxx firxa tal-fibra u ċippa modulatur, u rrealizzaw il-modulu tal-ippakkjar li jista 'jrranġa b'mod flessibbli interfaces RF.
Lithium Niobate Thin Film IQ Modulator
It-tim konġunt kompla rrealizza l-modulazzjoni DP-QPSK b'rata ta 'baud ultra-għolja ta' 260G li kiser ir-rekord (kif muri fil-Figura 2) u wera t-trażmissjoni tal-fibra ottika b'mod wieħed ta' 100km billi uża l-ġeneratur tal-forma tal-mewġ arbitrarja tal-ogħla prestazzjoni (AWG), id-Deutsch M8199B prototip, b'rata ta 'kampjunar sa 260Gsa/s u bandwidth ta' aktar minn 75GHz. Barra minn hekk, il-format ta' modulazzjoni ta' ordni għolja 185G baud PCS-64QAM jintuża biex jinkiseb proporzjon ta' informazzjoni li jista' jintlaħaq (AIR) ta' 1.84 Tb/s (kif muri fil-Figura 3). Il-prestazzjoni eċċellenti tal-modulatur tal-film niobate tal-litju, bħal bandwidth kbir u vultaġġ baxx tas-sewqan, jagħmilha mhux meħtieġ li tuża algoritmu DSP mhux lineari u equalizer MLSE b'algoritmu kumpless fl-esperiment ta 'trażmissjoni, u b'hekk toħloq rekord ta' trasmissjoni ottika koerenti għal darb'oħra b'kumplessità DSP aktar baxxa u konsum tad-dawl.
Dan ix-xogħol juri l-ogħla rata baud tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika attwali