লিথিয়াম ট্যানটালেট (LTOI) উচ্চ গতিইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর
৫জি এবং কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা (এআই)-এর মতো নতুন প্রযুক্তির ব্যাপক ব্যবহারের ফলে বিশ্বব্যাপী ডেটা ট্র্যাফিক ক্রমাগত বাড়ছে, যা অপটিক্যাল নেটওয়ার্কের সকল স্তরের ট্রান্সসিভারের জন্য উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জ তৈরি করছে। বিশেষ করে, পরবর্তী প্রজন্মের ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর প্রযুক্তির জন্য একটি একক চ্যানেলে ডেটা স্থানান্তরের হার উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়িয়ে ২০০ জিবিপিএস পর্যন্ত নিয়ে যাওয়ার প্রয়োজন রয়েছে, একই সাথে শক্তি খরচ এবং ব্যয়ও কমাতে হবে। বিগত কয়েক বছরে, অপটিক্যাল ট্রান্সসিভারের বাজারে সিলিকন ফোটোনিক্স প্রযুক্তি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে, যার প্রধান কারণ হলো পরিপক্ক সিএমওএস (CMOS) প্রক্রিয়া ব্যবহার করে সিলিকন ফোটোনিক্সকে ব্যাপকভাবে উৎপাদন করা যায়। তবে, ক্যারিয়ার ডিসপারশনের উপর নির্ভরশীল এসওআই (SOI) ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটরগুলো ব্যান্ডউইথ, শক্তি খরচ, ফ্রি ক্যারিয়ার অ্যাবজর্পশন এবং মডুলেশন নন-লিনিয়ারিটির ক্ষেত্রে বড় চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়। এই শিল্পের অন্যান্য প্রযুক্তিগত পথগুলোর মধ্যে রয়েছে আইএনপি (InP), থিন ফিল্ম লিথিয়াম নায়োবেট এলএনওআই (LNOI), ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল পলিমার এবং অন্যান্য মাল্টি-প্ল্যাটফর্ম হেটেরোজেনাস ইন্টিগ্রেশন সলিউশন। এলএনওআই-কে অতি-উচ্চ গতি এবং কম শক্তির মডুলেশনে সেরা পারফরম্যান্স অর্জন করতে সক্ষম সমাধান হিসেবে বিবেচনা করা হয়, তবে বর্তমানে এর ব্যাপক উৎপাদন প্রক্রিয়া এবং খরচের ক্ষেত্রে কিছু চ্যালেঞ্জ রয়েছে। সম্প্রতি, দলটি চমৎকার আলোক-বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য এবং বৃহৎ পরিসরে উৎপাদন ক্ষমতা সম্পন্ন একটি থিন ফিল্ম লিথিয়াম ট্যানটালেট (LTOI) সমন্বিত ফোটোনিক প্ল্যাটফর্ম চালু করেছে, যা অনেক ক্ষেত্রে লিথিয়াম নিওবেট এবং সিলিকন অপটিক্যাল প্ল্যাটফর্মের কর্মক্ষমতার সমতুল্য বা এমনকি তার চেয়েও ভালো হবে বলে আশা করা হচ্ছে। তবে, এখন পর্যন্ত, মূল ডিভাইসটি...অপটিক্যাল যোগাযোগঅতি-উচ্চ গতির ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটরটি LTOI-তে যাচাই করা হয়নি।
এই গবেষণায়, গবেষকরা প্রথমে LTOI ইলেকট্রো-অপটিক মডুলেটর ডিজাইন করেন, যার গঠন চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে। ইনসুলেটরের উপর লিথিয়াম ট্যান্টালেটের প্রতিটি স্তরের গঠন এবং মাইক্রোওয়েভ ইলেকট্রোডের প্যারামিটার ডিজাইনের মাধ্যমে, মাইক্রোওয়েভ এবং আলোক তরঙ্গের প্রসারণ গতির সামঞ্জস্য বিধান করা হয়।ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটরউপলব্ধি করা গেছে। মাইক্রোওয়েভ ইলেকট্রোডের লস কমানোর ক্ষেত্রে, এই গবেষণার গবেষকরা প্রথমবারের মতো উন্নত পরিবাহিতা সম্পন্ন ইলেকট্রোড উপাদান হিসেবে রুপা ব্যবহারের প্রস্তাব করেছেন এবং দেখা গেছে যে, বহুল ব্যবহৃত সোনার ইলেকট্রোডের তুলনায় রুপার ইলেকট্রোড মাইক্রোওয়েভ লস ৮২% পর্যন্ত কমাতে পারে।
চিত্র ১। এলটিওআই (LTOI) ইলেকট্রো-অপটিক মডুলেটরের গঠন, ফেজ ম্যাচিং ডিজাইন এবং মাইক্রোওয়েভ ইলেকট্রোড লস পরীক্ষা।
চিত্র ২-এ LTOI ইলেকট্রো-অপটিক মডুলেটরের পরীক্ষামূলক যন্ত্রপাতি এবং ফলাফল দেখানো হয়েছে।তীব্রতা মডুলেটেডঅপটিক্যাল কমিউনিকেশন সিস্টেমে ডাইরেক্ট ডিটেকশন (IMDD)। পরীক্ষাগুলো দেখায় যে LTOI ইলেকট্রো-অপটিক মডুলেটরটি 176 GBd সাইন রেটে PAM8 সিগন্যাল প্রেরণ করতে পারে, যেখানে পরিমাপকৃত BER 3.8×10⁻² 25% SD-FEC থ্রেশহোল্ডের নিচে থাকে। 200 GBd PAM4 এবং 208 GBd PAM2 উভয়ের ক্ষেত্রেই, BER 15% SD-FEC এবং 7% HD-FEC-এর থ্রেশহোল্ডের চেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে কম ছিল। চিত্র 3-এর আই এবং হিস্টোগ্রাম পরীক্ষার ফলাফল দৃশ্যত প্রমাণ করে যে LTOI ইলেকট্রো-অপটিক মডুলেটরটি উচ্চ লিনিয়ারিটি এবং কম বিট এরর রেট সহ উচ্চ-গতির কমিউনিকেশন সিস্টেমে ব্যবহার করা যেতে পারে।
চিত্র ২। LTOI ইলেকট্রো-অপটিক মডুলেটর ব্যবহার করে পরীক্ষাতীব্রতা মডুলেটেডঅপটিক্যাল কমিউনিকেশন সিস্টেমে ডাইরেক্ট ডিটেকশন (IMDD) (ক) পরীক্ষামূলক ডিভাইস; (খ) সাইন রেটের ফাংশন হিসাবে PAM8 (লাল), PAM4 (সবুজ) এবং PAM2 (নীল) সিগন্যালের পরিমাপকৃত বিট এরর রেট (BER); (গ) ২৫% SD-FEC সীমার নিচে বিট-এরর রেট মান সহ পরিমাপের জন্য নিষ্কাশিত ব্যবহারযোগ্য তথ্য হার (AIR, ড্যাশড লাইন) এবং সংশ্লিষ্ট নেট ডেটা রেট (NDR, সলিড লাইন); (ঘ) PAM2, PAM4, PAM8 মডুলেশনের অধীনে আই ম্যাপ এবং পরিসংখ্যানগত হিস্টোগ্রাম।
এই কাজটি ১১০ গিগাহার্টজ ৩ ডিবি ব্যান্ডউইথ সহ প্রথম উচ্চ-গতির এলটিওআই (LTOI) ইলেকট্রো-অপটিক মডুলেটর প্রদর্শন করে। ইনটেনসিটি মডুলেশন ডাইরেক্ট ডিটেকশন (IMDD) ট্রান্সমিশন পরীক্ষায়, ডিভাইসটি ৪০৫ গিগাবিট/সেকেন্ডের একটি একক ক্যারিয়ার নেট ডেটা রেট অর্জন করে, যা এলএনওআই (LNOI) এবং প্লাজমা মডুলেটরের মতো বিদ্যমান ইলেকট্রো-অপটিক্যাল প্ল্যাটফর্মগুলির সেরা পারফরম্যান্সের সাথে তুলনীয়। ভবিষ্যতে, আরও জটিল প্রযুক্তি ব্যবহার করে এই কাজটি করা হবে।আইকিউ মডুলেটরউন্নত ডিজাইন বা আরও উন্নত সিগন্যাল ত্রুটি সংশোধন কৌশল, অথবা কোয়ার্টজ সাবস্ট্রেটের মতো কম মাইক্রোওয়েভ লসযুক্ত সাবস্ট্রেট ব্যবহারের মাধ্যমে, লিথিয়াম ট্যানটালেট ডিভাইসগুলো ২ টেরাবিট/সেকেন্ড বা তার বেশি যোগাযোগ হার অর্জন করবে বলে আশা করা হচ্ছে। এলটিওআই-এর নির্দিষ্ট সুবিধা, যেমন কম বাইরিফ্রিঞ্জেন্স এবং অন্যান্য আরএফ ফিল্টার বাজারে এর ব্যাপক প্রয়োগের কারণে সৃষ্ট স্কেল এফেক্টের সাথে মিলিত হয়ে, লিথিয়াম ট্যানটালেট ফোটোনিক্স প্রযুক্তি পরবর্তী প্রজন্মের উচ্চ-গতির অপটিক্যাল কমিউনিকেশন নেটওয়ার্ক এবং মাইক্রোওয়েভ ফোটোনিক্স সিস্টেমের জন্য স্বল্প-ব্যয়ী, স্বল্প-শক্তিসম্পন্ন এবং অতি-উচ্চ-গতির সমাধান প্রদান করবে।
পোস্ট করার সময়: ১১-১২-২০২৪