লিথিয়াম ট্যানটালেট (LTOI) উচ্চ গতিরইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর
5G এবং কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা (AI) এর মতো নতুন প্রযুক্তির ব্যাপক গ্রহণের ফলে বিশ্বব্যাপী ডেটা ট্র্যাফিক বৃদ্ধি পাচ্ছে, যা অপটিক্যাল নেটওয়ার্কের সকল স্তরে ট্রান্সসিভারের জন্য উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জ তৈরি করে। বিশেষ করে, পরবর্তী প্রজন্মের ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর প্রযুক্তির জন্য একক চ্যানেলে ডেটা স্থানান্তর হার 200 Gbps-এ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করা প্রয়োজন, একই সাথে শক্তি খরচ এবং খরচ কমানো প্রয়োজন। গত কয়েক বছরে, অপটিক্যাল ট্রান্সসিভার বাজারে সিলিকন ফোটোনিক্স প্রযুক্তি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে, মূলত পরিপক্ক CMOS প্রক্রিয়া ব্যবহার করে সিলিকন ফোটোনিক্স ব্যাপকভাবে উৎপাদন করা যেতে পারে। যাইহোক, ক্যারিয়ার ডিসপারশনের উপর নির্ভরশীল SOI ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটরগুলি ব্যান্ডউইথ, বিদ্যুৎ খরচ, বিনামূল্যে ক্যারিয়ার শোষণ এবং মড্যুলেশন নন-লিনিয়ারিটিতে বড় চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হয়। শিল্পের অন্যান্য প্রযুক্তি রুটগুলির মধ্যে রয়েছে InP, পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট LNOI, ইলেক্ট্রো-অপটিক পলিমার এবং অন্যান্য মাল্টি-প্ল্যাটফর্ম হেটেরোজেনাস ইন্টিগ্রেশন সমাধান। LNOI কে অতি-উচ্চ গতি এবং কম শক্তি মড্যুলেশনে সেরা কর্মক্ষমতা অর্জন করতে পারে এমন সমাধান হিসাবে বিবেচনা করা হয়, তবে, বর্তমানে ভর উৎপাদন প্রক্রিয়া এবং খরচের ক্ষেত্রে এর কিছু চ্যালেঞ্জ রয়েছে। সম্প্রতি, দলটি একটি পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম ট্যানটালেট (LTOI) সমন্বিত ফোটোনিক প্ল্যাটফর্ম চালু করেছে যার চমৎকার আলোক-বিদ্যুৎ বৈশিষ্ট্য এবং বৃহৎ আকারের উৎপাদন রয়েছে, যা অনেক অ্যাপ্লিকেশনে লিথিয়াম নিওবেট এবং সিলিকন অপটিক্যাল প্ল্যাটফর্মের কর্মক্ষমতার সাথে মেলে বা এমনকি অতিক্রম করবে বলে আশা করা হচ্ছে। যাইহোক, এখন পর্যন্ত, মূল ডিভাইসঅপটিক্যাল যোগাযোগঅতি-উচ্চ গতির ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর, LTOI-তে যাচাই করা হয়নি।
এই গবেষণায়, গবেষকরা প্রথমে LTOI ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর ডিজাইন করেছিলেন, যার গঠন চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে। ইনসুলেটরের উপর লিথিয়াম ট্যানটালেটের প্রতিটি স্তরের কাঠামোর নকশা এবং মাইক্রোওয়েভ ইলেক্ট্রোডের পরামিতিগুলির মাধ্যমে, মাইক্রোওয়েভ এবং আলোক তরঙ্গের প্রচার গতির মিলইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটরমাইক্রোওয়েভ ইলেক্ট্রোডের ক্ষতি কমানোর ক্ষেত্রে, এই গবেষণায় গবেষকরা প্রথমবারের মতো উন্নত পরিবাহিতা সহ একটি ইলেক্ট্রোড উপাদান হিসাবে রূপা ব্যবহারের প্রস্তাব করেছিলেন এবং দেখা গেছে যে রূপা ইলেক্ট্রোড বহুল ব্যবহৃত সোনার ইলেক্ট্রোডের তুলনায় মাইক্রোওয়েভের ক্ষতি 82% কমিয়েছে।
চিত্র ১: LTOI ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর কাঠামো, ফেজ ম্যাচিং ডিজাইন, মাইক্রোওয়েভ ইলেক্ট্রোড লস পরীক্ষা।
চিত্র ২-এ LTOI ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটরের পরীক্ষামূলক যন্ত্রপাতি এবং ফলাফল দেখানো হয়েছেতীব্রতা নিয়ন্ত্রিতঅপটিক্যাল কমিউনিকেশন সিস্টেমে ডাইরেক্ট ডিটেকশন (IMDD)। পরীক্ষাগুলি দেখায় যে LTOI ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটরটি 176 GBd সাইন রেটে PAM8 সংকেত প্রেরণ করতে পারে, যার পরিমাপ BER 3.8×10⁻² 25% SD-FEC থ্রেশহোল্ডের নিচে। 200 GBd PAM4 এবং 208 GBd PAM2 উভয়ের জন্যই, BER 15% SD-FEC এবং 7% HD-FEC থ্রেশহোল্ডের চেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে কম ছিল। চিত্র 3-এ চোখ এবং হিস্টোগ্রাম পরীক্ষার ফলাফল দৃশ্যত দেখায় যে LTOI ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর উচ্চ রৈখিকতা এবং কম বিট ত্রুটি হার সহ উচ্চ-গতির যোগাযোগ ব্যবস্থায় ব্যবহার করা যেতে পারে।
চিত্র ২: LTOI ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর ব্যবহার করে পরীক্ষা করুনতীব্রতা মড্যুলেটেডঅপটিক্যাল কমিউনিকেশন সিস্টেমে ডাইরেক্ট ডিটেকশন (IMDD) (a) পরীক্ষামূলক ডিভাইস; (b) সাইন রেটের ফাংশন হিসেবে PAM8(লাল), PAM4(সবুজ) এবং PAM2(নীল) সিগন্যালের পরিমাপিত বিট ত্রুটি হার (BER); (c) 25% SD-FEC সীমার নিচে বিট-ত্রুটি হারের মান সহ পরিমাপের জন্য ব্যবহারযোগ্য তথ্য হার (AIR, ড্যাশড লাইন) এবং সংশ্লিষ্ট নেট ডেটা হার (NDR, সলিড লাইন); (d) PAM2, PAM4, PAM8 মড্যুলেশনের অধীনে চোখের মানচিত্র এবং পরিসংখ্যানগত হিস্টোগ্রাম।
এই কাজটি ১১০ গিগাহার্জের ৩ ডিবি ব্যান্ডউইথ সহ প্রথম উচ্চ-গতির LTOI ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর প্রদর্শন করে। তীব্রতা মড্যুলেশন ডাইরেক্ট ডিটেকশন IMDD ট্রান্সমিশন পরীক্ষায়, ডিভাইসটি ৪০৫ গিগাবাইট/সেকেন্ডের একক ক্যারিয়ার নেট ডেটা রেট অর্জন করে, যা LNOI এবং প্লাজমা মডুলেটরের মতো বিদ্যমান ইলেক্ট্রো-অপটিক প্ল্যাটফর্মগুলির সেরা পারফরম্যান্সের সাথে তুলনীয়। ভবিষ্যতে, আরও জটিল ব্যবহার করেআইকিউ মডুলেটরডিজাইন বা আরও উন্নত সংকেত ত্রুটি সংশোধন কৌশল, অথবা কোয়ার্টজ সাবস্ট্রেটের মতো কম মাইক্রোওয়েভ লস সাবস্ট্রেট ব্যবহার করে, লিথিয়াম ট্যানটালেট ডিভাইসগুলি 2 টিবিট/সেকেন্ড বা তার বেশি যোগাযোগ হার অর্জন করবে বলে আশা করা হচ্ছে। LTOI-এর নির্দিষ্ট সুবিধাগুলির সাথে মিলিত, যেমন নিম্ন বায়ারফ্রিঞ্জেন্স এবং অন্যান্য RF ফিল্টার বাজারে এর ব্যাপক প্রয়োগের কারণে স্কেল প্রভাব, লিথিয়াম ট্যানটালেট ফোটোনিক্স প্রযুক্তি পরবর্তী প্রজন্মের উচ্চ-গতির অপটিক্যাল যোগাযোগ নেটওয়ার্ক এবং মাইক্রোওয়েভ ফোটোনিক্স সিস্টেমের জন্য কম খরচে, কম-শক্তি এবং অতি-উচ্চ-গতির সমাধান প্রদান করবে।
পোস্টের সময়: ডিসেম্বর-১১-২০২৪