R&D fonas
Atsižvelgiant į bendrą informacinės visuomenės vystymosi tendenciją, bendras žmonių ir mašinų generuojamos informacijos kiekis ir toliau eksponentiškai augs 50-60 % per metus per ateinančius 15 metų. Ar optinio pluošto tinklas gali užtikrinti ryšio pajėgumus, reikalingus sparčiam masinės informacijos perdavimo augimui ateityje, yra esminis klausimas, susijęs su informacinių technologijų plėtros tvarumu. Pagrindinis iššūkis, su kuriuo ji susiduria, yra tai, kaip nuolat plėsti optinio kanalo pralaidumą ir signalo ir triukšmo santykį, kad būtų pagerintas informacijos perdavimo pajėgumas, tuo pačiu ne tik sumažinant energijos suvartojimą talpos vienetui, bet ir dar labiau sumažinant bendrą energiją. kanalo suvartojimą, taip pakeičiant bendrą tendenciją, kad energijos suvartojimas didėja didėjant informacijos kiekiui. Fizinės aparatinės įrangos technologija, kurią sudaro optoelektroniniai lustai ir įrenginiai, yra pagrindinis proveržis sprendžiant pirmiau minėtus pagrindinius techninius iššūkius ir kaklo problemas.
Padidinus optinio pluošto perdavimo simbolių spartą (bodo spartą), galima labai sumažinti lustų ir įrenginių skaičių optinio pluošto ryšio perdavimo gale. Tai svarbi šviesolaidinio ryšio tinklų spartos didinimo, energijos sąnaudų mažinimo ir sąnaudų kontrolės priemonė. Šiuo metu komercinė nuosekli optinio perdavimo sistema naudoja 7 nm proceso mazgo skaitmeninio signalo apdorojimo (DSP) lustą, kuris gali palaikyti 800 Gbit/s duomenų perdavimo spartą su 96G bodų simbolio spartos ir 64QAM moduliacijos kodo tipu. Naujos kartos perdavimo sistema naudoja 5 nm DSP, 130 G bodų simbolių spartą, QPSK moduliacijos kodo tipą ir gali palaikyti perdavimą dideliais atstumais su 400 Gbit/s duomenų perdavimo sparta 1500 km. Pramonės dėmesio centre tapo, ar sekantis žingsnis gali sukurti nuoseklią optinio ryšio sistemą, kurios simbolių sparta viršija 200 G bodų. Svarbiausia, ar optoelektroniniai lustai ir mikroelektroniniai lustai gali įveikti esamą našumo kliūtį. Elektrooptinis moduliatorius, turintis ypač didelį elektrooptinį dažnių juostos plotį, didesnį nei 100 GHz, ir ypač žemą, mažesnę nei 1 V pavaros įtampą, yra pagrindinis optoelektroninis lustas, norint pasiekti šį tikslą.
Pagrindinės naujovės
2022 m. sausio mėn. Sun Yatsen universitetas, bendradarbiaudamas su Huawei, išleido pirmąjį pasaulyje poliarizacijos tankinimo koherentinio šviesos moduliatoriaus lustą, pagrįstą ličio niobato plėvele (M. Xu ir kt. Vis dar yra daug iššūkių, norint padidinti duomenų perdavimo spartą virš 200 Gbaud. Visi sistemos optoelektroniniai komponentai turi turėti pakankamą dažnių juostos plotį, o elektros pavaros signalo amplitudė dideliu duomenų perdavimo greičiu yra tik 100 milivoltų, o tai kelia griežtus reikalavimus elektrooptinio moduliatoriaus lustams ir bandymo prietaisams.
Remdamiesi pirmiau minėtu darbu, Niobium Austria Optoelectronics, Sun Yat sen universitetas, Bell Laboratory (Prancūzija), III-V laboratorija (Prancūzija) ir Zede Technology sudarė bendrą mokslinių tyrimų ir plėtros komandą, kad toliau optimizuotų ir projektuotų optinį dizainą ir mikrobangų krosnelę. Ličio niobato plėvelės elektrooptinio moduliatoriaus konstrukcija, naudokite kvarcinį substratą, kad pasiektumėte ypač mažus mikrobangų nuostolius, ir naudokite talpinį slenkančios bangos elektrodą, kad mikrobangų ir šviesos bangų dažnio perdavimas būtų sinchroninis mikrobangų dažnis ir šviesos bangos greitis, didelio našumo dvigubos poliarizacijos nuosekli šviesa Sėkmingai sukurtas moduliatorius su 3 dB elektrooptiniu dažnių juostos pločiu iki 110 GHz ir pusės bangos įtampa iki 1 V, kaip parodyta 1 paveiksle. Siekdama atlikti stabilaus perdavimo eksperimentus, Niobio Optoelectronics taip pat užbaigė mažų nuostolių optinio ryšio sujungimą. pluošto masyvą ir moduliatoriaus lustą, ir įgyvendino pakavimo modulį, kuris gali lanksčiai išdėstyti RF sąsajas.
Ličio niobato plonos plėvelės IQ moduliatorius
Bendra komanda taip pat įgyvendino rekordinį 260 G itin didelės spartos duomenų perdavimo spartą DP-QPSK moduliavimą (kaip parodyta 2 paveiksle) ir pademonstravo 100 km vienmodžio optinio pluošto perdavimą, naudodama aukščiausios kokybės savavališkos bangos formos generatorių (AWG), Deutsch M8199B. prototipas, kurio diskretizavimo dažnis yra iki 260 Gsa/s, o pralaidumas didesnis nei 75 GHz. Be to, norint pasiekti 1,84 Tb/s pasiekiamą informacijos santykį (AIR) (kaip parodyta 3 paveiksle), naudojamas 185 G bodų PCS{10}}QAM aukšto lygio moduliavimo formatas. Dėl puikaus ličio niobato plėvelės moduliatoriaus veikimo, pvz., didelio dažnių juostos pločio ir mažos pavaros įtampos, perdavimo eksperimente nereikia naudoti netiesinio DSP algoritmo ir MLSE ekvalaizerio su sudėtingu algoritmu, taip vėl sukuriant nuoseklaus optinio perdavimo įrašą su mažesniu DSP sudėtingumu ir energijos sąnaudos.
Šis darbas parodo didžiausią dabartinį optinio pluošto ryšio perdavimo spartą
