ଲିଥିୟମ୍ ଟାଣ୍ଟାଲେଟ୍ (LTOI) ଉଚ୍ଚ ଗତିଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକ୍ ମଡ୍ୟୁଲେଟର୍
5G ଏବଂ କୃତ୍ରିମ ବୁଦ୍ଧିମତ୍ତା (AI) ଭଳି ନୂତନ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାର ବ୍ୟାପକ ଗ୍ରହଣ ଦ୍ୱାରା ବିଶ୍ୱବ୍ୟାପୀ ଡାଟା ଟ୍ରାଫିକ୍ ବୃଦ୍ଧି ପାଇବାରେ ଲାଗିଛି, ଯାହା ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ନେଟୱାର୍କର ସମସ୍ତ ସ୍ତରରେ ଟ୍ରାନ୍ସସିଭରମାନଙ୍କ ପାଇଁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ସୃଷ୍ଟି କରେ। ବିଶେଷକରି, ପରବର୍ତ୍ତୀ ପିଢ଼ିର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକ୍ ମଡ୍ୟୁଲେଟର୍ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ପାଇଁ ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର ଏବଂ ଖର୍ଚ୍ଚ ହ୍ରାସ କରିବା ସହିତ ଏକକ ଚ୍ୟାନେଲରେ ଡାଟା ସ୍ଥାନାନ୍ତର ହାରରେ 200 Gbps ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ବୃଦ୍ଧି ଆବଶ୍ୟକ। ଗତ କିଛି ବର୍ଷ ମଧ୍ୟରେ, ସିଲିକନ୍ ଫଟୋନିକ୍ସ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଟ୍ରାନ୍ସସିଭର ବଜାରରେ ବ୍ୟାପକ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୋଇଛି, ମୁଖ୍ୟତଃ ପରିପକ୍ୱ CMOS ପ୍ରକ୍ରିୟା ବ୍ୟବହାର କରି ସିଲିକନ୍ ଫଟୋନିକ୍ସକୁ ବହୁଳ ଉତ୍ପାଦନ କରାଯାଇପାରିବ ବୋଲି। ତଥାପି, ବାହକ ବିଚ୍ଛିନ୍ନତା ଉପରେ ନିର୍ଭର କରୁଥିବା SOI ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକ୍ ମଡ୍ୟୁଲେଟର୍ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍, ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର, ମୁକ୍ତ ବାହକ ଅବଶୋଷଣ ଏବଂ ମଡ୍ୟୁଲେସନ୍ ନନଲାଇନ୍ତାରେ ବଡ଼ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜର ସମ୍ମୁଖୀନ ହୁଅନ୍ତି। ଶିଳ୍ପର ଅନ୍ୟ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ମାର୍ଗଗୁଡ଼ିକରେ InP, ପତଳା ଫିଲ୍ମ ଲିଥିୟମ୍ ନିଓବେଟ୍ LNOI, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ପଲିମର ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ମଲ୍ଟି-ପ୍ଲାଟଫର୍ମ ହେଟୋଜେରୋନିଜ୍ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେନେସ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେନେସ ସମନ୍ୱୟ ସମାଧାନ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ। LNOI କୁ ଏକ ସମାଧାନ ଭାବରେ ବିବେଚନା କରାଯାଏ ଯାହା ଅଲ୍ଟ୍ରା-ହାଇ ସ୍ପିଡ୍ ଏବଂ କମ୍ ପାୱାର ମଡ୍ୟୁଲେସନ୍ ରେ ସର୍ବୋତ୍ତମ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ହାସଲ କରିପାରିବ, ତଥାପି, ବର୍ତ୍ତମାନ ଏହାର ବହୁଳ ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଏବଂ ମୂଲ୍ୟ ଦୃଷ୍ଟିରୁ କିଛି ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ରହିଛି। ସମ୍ପ୍ରତି, ଦଳ ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ଗୁଣ ଏବଂ ବୃହତ୍ ଉତ୍ପାଦନ ସହିତ ଏକ ପତଳା ଫିଲ୍ମ ଲିଥିୟମ୍ ଟାଣ୍ଟାଲେଟ୍ (LTOI) ସମନ୍ୱିତ ଫଟୋନିକ୍ ପ୍ଲାଟଫର୍ମ ଲଞ୍ଚ କରିଛି, ଯାହା ଅନେକ ପ୍ରୟୋଗରେ ଲିଥିୟମ୍ ନିଓବେଟ୍ ଏବଂ ସିଲିକନ୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ପ୍ଲାଟଫର୍ମର କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ସହିତ ମେଳ ଖାଇବ କିମ୍ବା ଅତିକ୍ରମ କରିବ ବୋଲି ଆଶା କରାଯାଉଛି। ତଥାପି, ଏପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ, ଏହାର ମୂଳ ଡିଭାଇସ୍ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗ, ଅଲ୍ଟ୍ରା-ହାଇସ୍ପିଡ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକ୍ ମଡ୍ୟୁଲେଟର୍, LTOI ରେ ଯାଞ୍ଚ କରାଯାଇ ନାହିଁ।
ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ, ଗବେଷକମାନେ ପ୍ରଥମେ LTOI ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକ୍ ମଡ୍ୟୁଲେଟର ଡିଜାଇନ୍ କରିଥିଲେ, ଯାହାର ଗଠନ ଚିତ୍ର 1 ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି। ଇନସୁଲେଟରରେ ଲିଥିୟମ୍ ଟାଣ୍ଟାଲେଟର ପ୍ରତ୍ୟେକ ସ୍ତରର ଗଠନର ଡିଜାଇନ୍ ଏବଂ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡର ପାରାମିଟର ମାଧ୍ୟମରେ, ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଏବଂ ଆଲୋକ ତରଙ୍ଗର ପ୍ରସାରଣ ଗତି ମେଳ ଖାଉଥିବାଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ମଡ୍ୟୁଲେଟର୍ଅନୁଭବ ହୁଏ। ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡର କ୍ଷତି ହ୍ରାସ କରିବା ଦୃଷ୍ଟିରୁ, ଏହି କାର୍ଯ୍ୟରେ ଗବେଷକମାନେ ପ୍ରଥମ ଥର ପାଇଁ ରୂପାକୁ ଉନ୍ନତ ବାହ୍ୟତା ସହିତ ଏକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ସାମଗ୍ରୀ ଭାବରେ ବ୍ୟବହାର କରିବାକୁ ପ୍ରସ୍ତାବ ଦେଇଥିଲେ, ଏବଂ ରୂପା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ସୁନା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ତୁଳନାରେ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ କ୍ଷତିକୁ 82% ହ୍ରାସ କରିଥିବା ଦେଖାଯାଇଥିଲା।
ଚିତ୍ର ୧: LTOI ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକ୍ ମଡ୍ୟୁଲେଟର ଗଠନ, ପର୍ଯ୍ୟାୟ ମ୍ୟାଚ୍ ଡିଜାଇନ୍, ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ କ୍ଷତି ପରୀକ୍ଷା।
ଚିତ୍ର 2 ରେ LTOI ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକ୍ ମଡ୍ୟୁଲେଟରର ପରୀକ୍ଷାମୂଳକ ଉପକରଣ ଏବଂ ଫଳାଫଳ ଦର୍ଶାଯାଇଛିତୀବ୍ରତା ନିୟନ୍ତ୍ରଣଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ପ୍ରଣାଳୀରେ ପ୍ରତ୍ୟକ୍ଷ ଚିହ୍ନଟ (IMDD)। ପରୀକ୍ଷଣଗୁଡ଼ିକ ଦର୍ଶାଉଛି ଯେ LTOI ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକ୍ ମଡ୍ୟୁଲେଟର୍ 176 GBd ର ସାଇନ ହାରରେ PAM8 ସିଗନାଲଗୁଡ଼ିକୁ ପ୍ରେରଣ କରିପାରିବ ଯାହାର ମାପ BER 3.8×10⁻² 25% SD-FEC ଥ୍ରେସହୋଲ୍ଡ ତଳେ 3.8×10⁻² ଅଟେ। 200 GBd PAM4 ଏବଂ 208 GBd PAM2 ଉଭୟ ପାଇଁ, BER 15% SD-FEC ଏବଂ 7% HD-FEC ଥ୍ରେସହୋଲ୍ଡ ଅପେକ୍ଷା ଯଥେଷ୍ଟ କମ୍ ଥିଲା। ଚିତ୍ର 3 ରେ ଆଖି ଏବଂ ହିଷ୍ଟୋଗ୍ରାମ ପରୀକ୍ଷା ଫଳାଫଳ ଦୃଶ୍ୟମାନ ଭାବରେ ଦର୍ଶାଉଛି ଯେ LTOI ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକ୍ ମଡ୍ୟୁଲେଟର୍ ଉଚ୍ଚ ରେଖୀୟତା ଏବଂ କମ ବିଟ୍ ତ୍ରୁଟି ହାର ସହିତ ଉଚ୍ଚ-ଗତି ଯୋଗାଯୋଗ ପ୍ରଣାଳୀରେ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ।
ଚିତ୍ର 2: LTOI ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକ୍ ମଡ୍ୟୁଲେଟର ବ୍ୟବହାର କରି ପରୀକ୍ଷଣତୀବ୍ରତା ମଡ୍ୟୁଲେଟେଡ୍ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ପ୍ରଣାଳୀରେ ପ୍ରତ୍ୟକ୍ଷ ଚିହ୍ନଟ (IMDD) (a) ପରୀକ୍ଷାମୂଳକ ଉପକରଣ; (b) ସାଇନ ହାରର ଏକ କାର୍ଯ୍ୟ ଭାବରେ PAM8 (ଲାଲ), PAM4 (ସବୁଜ) ଏବଂ PAM2 (ନୀଳ) ସଙ୍କେତଗୁଡ଼ିକର ମାପିତ ବିଟ୍ ତ୍ରୁଟି ହାର (BER); (c) 25% SD-FEC ସୀମା ତଳେ ବିଟ୍-ତ୍ରୁଟି ହାର ମୂଲ୍ୟ ସହିତ ମାପ ପାଇଁ ନିଷ୍କାସିତ ବ୍ୟବହାରଯୋଗ୍ୟ ସୂଚନା ହାର (AIR, ଡ୍ୟାସ୍ ଲାଇନ୍) ଏବଂ ସମ୍ପୃକ୍ତ ନେଟ୍ ଡାଟା ହାର (NDR, କଠିନ ରେଖା); (d) PAM2, PAM4, PAM8 ମଡ୍ୟୁଲେସନ୍ ଅଧୀନରେ ଚକ୍ଷୁ ମାନଚିତ୍ର ଏବଂ ପରିସଂଖ୍ୟାନ ହିଷ୍ଟୋଗ୍ରାମ।
ଏହି କାର୍ଯ୍ୟଟି 110 GHz ର 3 dB ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ସହିତ ପ୍ରଥମ ହାଇ-ସ୍ପିଡ୍ LTOI ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକ୍ ମଡ୍ୟୁଲେଟର୍ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରେ। ତୀବ୍ରତା ମଡ୍ୟୁଲେସନ୍ ପ୍ରତ୍ୟକ୍ଷ ଚିହ୍ନଟ IMDD ଟ୍ରାନ୍ସମିସନ୍ ପରୀକ୍ଷଣରେ, ଡିଭାଇସ୍ 405 Gbit/s ର ଏକକ ବାହକ ନେଟ୍ ଡାଟା ହାର ହାସଲ କରେ, ଯାହା LNOI ଏବଂ ପ୍ଲାଜ୍ମା ମଡ୍ୟୁଲେଟର୍ ପରି ବିଦ୍ୟମାନ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋ-ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ପ୍ଲାଟଫର୍ମଗୁଡ଼ିକର ସର୍ବୋତ୍ତମ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ସହିତ ତୁଳନୀୟ। ଭବିଷ୍ୟତରେ, ଅଧିକ ଜଟିଳ ବ୍ୟବହାର କରିIQ ମଡ୍ୟୁଲେଟରଡିଜାଇନ୍ କିମ୍ବା ଅଧିକ ଉନ୍ନତ ସିଗନାଲ ତ୍ରୁଟି ସଂଶୋଧନ କୌଶଳ, କିମ୍ବା କ୍ୱାର୍ଟଜ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଭଳି ନିମ୍ନ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ କ୍ଷତି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ବ୍ୟବହାର କରି, ଲିଥିୟମ୍ ଟାଣ୍ଟାଲେଟ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକ 2 Tbit/s କିମ୍ବା ଅଧିକ ଯୋଗାଯୋଗ ହାର ହାସଲ କରିବାର ଆଶା କରାଯାଉଛି। LTOI ର ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ସୁବିଧାଗୁଡ଼ିକ ସହିତ, ଯେପରିକି ନିମ୍ନ ବାଇରଫ୍ରିଞ୍ଜେନ୍ସ ଏବଂ ଅନ୍ୟ RF ଫିଲ୍ଟର ବଜାରରେ ଏହାର ବ୍ୟାପକ ପ୍ରୟୋଗ ହେତୁ ସ୍କେଲ୍ ପ୍ରଭାବ ସହିତ, ଲିଥିୟମ୍ ଟାଣ୍ଟାଲେଟ୍ ଫଟୋନିକ୍ସ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ପରବର୍ତ୍ତୀ ପିଢ଼ିର ଉଚ୍ଚ-ଗତି ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ନେଟୱାର୍କ ଏବଂ ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ଫଟୋନିକ୍ସ ସିଷ୍ଟମ ପାଇଁ କମ-ମୂଲ୍ୟ, କମ-ଶକ୍ତି ଏବଂ ଅଲ୍ଟ୍ରା-ହାଇ-ସ୍ପିଡ୍ ସମାଧାନ ପ୍ରଦାନ କରିବ।
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ଡିସେମ୍ବର-୧୧-୨୦୨୪