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電光調(diào)制器迎來新突破,PZT薄膜材料助力AI通信需求

新材料在線 ? 來源:聚合電光 ? 2025-01-17 11:23 ? 次閱讀
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近日,相關(guān)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種基于鋯鈦酸鉛(PZT)薄膜的超小型電光調(diào)制器。該調(diào)制器憑借PZT材料的優(yōu)異性能,實(shí)現(xiàn)了高調(diào)諧效率和高速率,為片間信息傳遞提供了新思路。相關(guān)成果已發(fā)表于《ACS Photonics》。

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DOI:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.4c02113 電光調(diào)制器在光互聯(lián)起著關(guān)鍵作用,尤其在AI快速發(fā)展的背景下,光互聯(lián)成為提升片間信息傳輸速率的理想解決方案。然而,傳統(tǒng)材料電光系數(shù)小,限制了小型化調(diào)制器的性能?!熬酆想姽猓ê贾荩?a target="_blank">科技有限公司”研發(fā)的商用化PZT薄膜材料,憑借其高電光系數(shù)(150-200 pm/V)、低損耗和寬光譜范圍(600 nm-中紅外)在光電子領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。

相關(guān)團(tuán)隊(duì)在商用PZT薄膜平臺(tái)上設(shè)計(jì)并制備了一種納米梁電光調(diào)制器(圖-1)。得益于PZT薄膜的高電光系數(shù)和納米梁諧振腔的緊湊結(jié)構(gòu),調(diào)制器尺寸僅為幾十微米。通過調(diào)節(jié)諧振峰的Q值以減小光子壽命,進(jìn)一步提升了調(diào)制帶寬。 (a)

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(b)

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圖-1基于PZT薄膜晶體的納米梁電光調(diào)制器(a)結(jié)構(gòu)實(shí)體圖,(b)制備得到的器件實(shí)物圖 調(diào)制器的電致調(diào)制效率高達(dá)到21.2 pm/V,同時(shí)在施加3V偏壓的條件下,經(jīng)過60分鐘測(cè)試,功率變化小于0.5 dB,展現(xiàn)出優(yōu)異的偏壓穩(wěn)定性。器件在不同detuning波長(zhǎng)下展現(xiàn)出不同的帶寬特性。在detuning波長(zhǎng)為1.4 nm時(shí),該器件的3 dB帶寬超過100 GHz,顯示了其卓越的帶寬性能(圖-2(a))。此外,通過任意波形發(fā)生器(AWG)和示波器對(duì)器件進(jìn)行數(shù)字信號(hào)傳輸測(cè)試,演示了80 Gbit/s高速數(shù)據(jù)傳輸,證明了其在高速通信中的強(qiáng)大能力 (圖-2(b))。

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圖-2 (a)3 dB帶寬測(cè)試結(jié)果;(b)眼圖測(cè)試結(jié)果 總結(jié)與展望

本研究在PZT薄膜晶體材料平臺(tái)上成功實(shí)現(xiàn)了一款小型化、高調(diào)諧效率、高帶寬和高速率的高度集成化調(diào)制器。該成果展示了PZT晶體薄膜在集成光學(xué)領(lǐng)域的巨大潛力,為應(yīng)對(duì)AI等領(lǐng)域日益增長(zhǎng)的片間數(shù)據(jù)傳輸需求提供了解決方案。展望未來,隨著PZT晶體薄膜平臺(tái)研究的深入,薄膜PZT有望在光電子領(lǐng)域獲得更廣泛應(yīng)用,推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)和研究的發(fā)展,并為未來3.2 T網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

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原文標(biāo)題:電光調(diào)制器迎來新突破,PZT薄膜材料助力AI通信需求

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