सुसंगत ऑप्टिकल संचार परिशुद्धता के साथ निर्मित होते हैं

 

सुसंगत ऑप्टिकल संचार प्रणालियाँ प्रकाश के आयाम, चरण और ध्रुवीकरण अवस्थाओं में एक साथ हेरफेर करने के लिए सटीक विनिर्माण पर निर्भर करती हैं। इन प्रणालियों को 1,000 किलोमीटर से अधिक की ट्रांसमिशन दूरी पर सिग्नल अखंडता बनाए रखने के लिए माइक्रोमीटर और उप-{1}}नैनोमीटर तरंग दैर्ध्य सटीकता में मापी गई घटक सहनशीलता की आवश्यकता होती है।

 

 

सुसंगत ऑप्टिकल संचार प्रणालियों की विनिर्माण चुनौती

 

पारंपरिक ऑप्टिकल सिस्टम केवल प्रकाश की तीव्रता को नियंत्रित करते हैं, लेकिन सुसंगत ऑप्टिकल संचार सिस्टम तीन स्वतंत्र मापदंडों में डेटा को एन्कोड करते हैं। चरण माप रेडियन में होता है, तरंग दैर्ध्य चयन लगभग 1527 एनएम और 1565 एनएम के बीच सी - बैंड स्पेक्ट्रम के भीतर संचालित होता है, और ध्रुवीकरण राज्य दो ऑर्थोगोनल विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र अभिविन्यास में विभाजित होते हैं। फाइबर दूरी पर जमा होने वाली चरण त्रुटियों को रोकने के लिए विनिर्माण उपकरणों को सहनशीलता को पर्याप्त रूप से बनाए रखना चाहिए।

डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर के साथ जटिलता बढ़ जाती है जो फाइबर क्षति की भरपाई करते हैं। डीएसपी चिप्स फैलाव मुआवजा, ध्रुवीकरण डीमल्टीप्लेक्सिंग, वाहक चरण पुनर्प्राप्ति, समकरण और आगे त्रुटि सुधार करते हैं। इन प्रोसेसरों को 3 नैनोमीटर जितनी छोटी प्रक्रिया नोड्स पर अर्धचालक निर्माण की आवश्यकता होती है, जहां परमाणु स्तर की भिन्नताएं भी प्रदर्शन को प्रभावित करती हैं।

 

घटक एकीकरण उप-माइक्रोमीटर संरेखण की मांग करता है

 

सुसंगत ट्रांससीवर्स 18.4 मिमी × 93.4 मिमी × 8.5 मिमी मापने वाले क्यूएसएफपी 28 मॉड्यूल के रूप में कॉम्पैक्ट रूप में कई परिशुद्धता निर्मित घटकों को एकीकृत करते हैं। कॉम्पैक्ट क्यूएसएफपी -डीडी मॉड्यूल उच्च पोर्ट घनत्व की अनुमति देता है, जो प्रति 1यू स्विच 36 पोर्ट तक का समर्थन करता है। इन छोटे पैकेजों के भीतर, निर्माताओं को संरेखित करना होगा:

ट्यून करने योग्य लेजर असेंबलीजो पिकोमीटर सहनशीलता के भीतर तरंग दैर्ध्य सटीकता बनाए रखता है। कोहेरेंट का ईएलएसएफपी मॉड्यूल असाधारण तरंग दैर्ध्य सटीकता और लाइनविड्थ नियंत्रण के साथ आठ उच्च - शक्ति 1310 एनएम लेजर को एकीकृत करता है। कोई भी तरंग दैर्ध्य बहाव घने तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग सिस्टम में आसन्न चैनलों के साथ हस्तक्षेप का कारण बनता है।

फोटोनिक इंटीग्रेटेड सर्किटइंडियम फ़ॉस्फाइड या सिलिकॉन सबस्ट्रेट्स पर निर्मित। सुसंगत के ऊर्ध्वाधर एकीकरण में InP फोटोनिक एकीकृत सर्किट और इन-हाउस डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर विकास शामिल है। इन चिप्स में 100 नैनोमीटर से कम फीचर आकार वाले मॉड्यूलेटर, ऑप्टिकल एम्पलीफायर और डिटेक्टर होते हैं।

ऑप्टिकल युग्मन संरचनाएँजहां फाइबर चिप से मिलता है। केवल 1 माइक्रोमीटर के गलत संरेखण से 3 डीबी से अधिक की सम्मिलन हानि होती है, जिससे सिग्नल की शक्ति प्रभावी रूप से आधी हो जाती है। 2डी लेंस ऐरे वेफर स्तर के निर्माण को सक्षम बनाता है जो उच्च परिशुद्धता युग्मन के माध्यम से अभूतपूर्व एकरूपता, उच्च बैंडविड्थ और कम लागत प्रदान करता है।

 

डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए उन्नत सेमीकंडक्टर विनिर्माण की आवश्यकता होती है

 

डीएसपी तकनीकी रूप से सर्वाधिक मांग वाले घटक का प्रतिनिधित्व करता है। {{0}एनएम- आधारित डीएसपी समाधान 800जी सुसंगत प्लगेबल्स दौड़ में प्रतिस्पर्धा कर रहे हैं। इस प्रक्रिया नोड पर, ट्रांजिस्टर गेट लगभग 5 नैनोमीटर चौड़े होते हैं, जिनकी चौड़ाई में केवल दर्जनों सिलिकॉन परमाणु होते हैं।

3nm नोड्स पर विनिर्माण की मांग:

अत्यधिक पराबैंगनी लिथोग्राफीपैटर्न सुविधाओं के लिए 13.5 एनएम तरंग दैर्ध्य प्रकाश का उपयोग करना। उपकरण की लागत $150 मिलियन प्रति यूनिट से अधिक है और यह हवा के अणुओं द्वारा ईयूवी अवशोषण को रोकने के लिए अल्ट्रा-उच्च वैक्यूम में संचालित होता है।

बहु-पैटर्निंग तकनीकेंजहां निर्माता प्रत्येक चिप परत को मामूली ऑफसेट के साथ कई बार उजागर करते हैं। विद्युत शॉर्ट्स या खुले सर्किट को रोकने के लिए क्रमिक एक्सपोज़र के बीच संरेखण 2 नैनोमीटर के भीतर रहना चाहिए।

परमाणु परत का जमावकेवल 7-10 परमाणु परतों की मोटाई वाले गेट डाइलेक्ट्रिक्स विकसित करने के लिए। ब्रॉडकॉम, मार्वेल और कोहेरेंट जैसे अग्रणी आपूर्तिकर्ता आपूर्ति को सुरक्षित करने और लीड समय को कम करने के लिए महत्वपूर्ण घटक उत्पादन को लंबवत रूप से एकीकृत कर रहे हैं।

प्रसंस्करण शक्ति सीधे सिस्टम क्षमताओं को प्रभावित करती है। 3 एनएम डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर की अगली पीढ़ी त्रुटि सुधार प्रदर्शन को बनाए रखते हुए बिजली की खपत को कम करती है। प्रत्येक प्रसंस्करण नोड सिकुड़न 15-20% बिजली कटौती या समकक्ष प्रदर्शन वृद्धि को सक्षम बनाता है।

 

ऑप्टिकल इंजन असेंबली टॉलरेंस क्वांटम सीमा तक पहुंचती है

 

ऑप्टिकल इंजन विद्युत संकेतों को मॉड्यूलेटेड प्रकाश में बदल देता है। ऑप्टिकल डिजाइनर लेजर, मॉड्यूलेटर और लाइट डिटेक्टरों के फ़ंक्शन को कैप्चर करने वाले सर्किट आरेख विकसित करते हैं, फिर सेमीकंडक्टर फाउंड्री निर्माण के लिए चिप लेआउट में डिज़ाइन का अनुवाद करने से पहले ऑप्टिकल सिस्टम का अनुकरण करते हैं।

सिलिकॉन फोटोनिक्स प्लेटफ़ॉर्म अलग-अलग घटकों के साथ असंभव एकीकरण घनत्व प्राप्त करते हैं, लेकिन विनिर्माण चुनौतियां पेश करते हैं:

वेवगाइड आयामी नियंत्रण±5 नैनोमीटर के भीतर प्रसार विशेषताओं को निर्धारित करता है। 400 एनएम चौड़े वेवगाइड में 10 एनएम चौड़ाई का बदलाव प्रभावी अपवर्तक सूचकांक को लगभग 0.01 तक बदल देता है, जिससे मापने योग्य चरण त्रुटियां होती हैं।

सतह का खुरदरापन1 नैनोमीटर से नीचे का आरएमएस ऑप्टिकल बिखरने के नुकसान को रोकता है। विनिर्माण को वेवगाइड सतहों को परिमाण के तीन क्रमों द्वारा घरेलू दर्पणों की तुलना में अधिक चिकनी पॉलिश या जमा करना चाहिए।

तापमान स्थिरताअसेंबली के दौरान अपवर्तक सूचकांक प्रभावित होता है। 1.8 × 10⁻⁴ K⁻¹ के सिलिकॉन के थर्मो{1}}ऑप्टिक गुणांक का मतलब है कि 1 डिग्री तापमान परिवर्तन ऑप्टिकल पथ की लंबाई को वेवगाइड के प्रति मिलीमीटर 180nm तक बदल देता है। सुसंगत प्रोसेसर को उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है, ध्रुवीकरण के लिए बेहतर सहनशीलता की आवश्यकता होती है {{7}चक्र स्लिप से बिट त्रुटियों से बचने के लिए आश्रित हानि और ध्रुवीकरण की स्थिति ट्रैकिंग।

 

 

सटीक विनिर्माण सुसंगत ऑप्टिकल संचार प्रदर्शन को सक्षम बनाता है

 

गुणवत्ता नियंत्रण प्रणालियों को उन मापदंडों को मापना चाहिए जिनका आकलन पारंपरिक ऑप्टिकल उपकरण नहीं कर सकते। गहन मेट्रोलॉजी में सभी महत्वपूर्ण मापदंडों को मापने के लिए उपकरणों, उपकरणों और तरीकों की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल है, एक व्यापक क्यूए कार्यक्रम के साथ यह सुनिश्चित करता है कि प्रत्येक ऑप्टिकल उत्पाद पूर्ण निरीक्षण से गुजरता है।

नक्षत्र आरेख विश्लेषणजटिल आयाम चरण तल में प्राप्त प्रतीकों को प्लॉट करके सिग्नल गुणवत्ता को मापता है। त्रुटि वेक्टर परिमाण 16-क्यूएएम मॉड्यूलेशन प्रारूपों के लिए 8% से कम विनिर्माण लक्ष्य के साथ, आदर्श स्थिति से विचलन की मात्रा निर्धारित करता है।

ऑप्टिकल सिग्नल-से-शोर अनुपात परीक्षणट्रांसीवर संवेदनशीलता की पुष्टि करता है। सुसंगत ऑप्टिकल संचार रिसीवर गैर-सुसंगत संचार की तुलना में 20dB{3}}100 गुना अधिक संवेदनशीलता में सुधार प्राप्त करते हैं। यह 20dB लाभ तीव्रता मॉड्यूलेशन डायरेक्ट-डिटेक्शन सिस्टम के लिए हजारों किलोमीटर बनाम दसियों किलोमीटर तक पहुंचने वाली संचार दूरी का अनुवाद करता है।

फैलाव सहिष्णुता सत्यापनयह सुनिश्चित करता है कि ट्रांसीवर वास्तविक {{0}विश्व फाइबर स्थितियों को संभालें। रिसीवर पर सहन किए जाने वाले रंगीन फैलाव की मात्रा मॉड्यूलेशन योजना के आधार पर बहुत भिन्न होती है, कम सहनशीलता वाले ट्रांसीवर के लिए फैलाव क्षतिपूर्ति इकाइयों की आवश्यकता होती है।

 

उन्नत परीक्षण उपकरण उच्च मात्रा में उत्पादन सक्षम बनाता है

 

प्रतिदिन सैकड़ों ट्रांससीवर्स को संसाधित करने वाली विनिर्माण लाइनों को स्वचालित परीक्षण प्रणालियों की आवश्यकता होती है। क्वांटिफ़ी फोटोनिक्स पीएक्सआई{{1}आधारित फोटोनिक्स परीक्षण मॉड्यूल उच्च मात्रा में विनिर्माण के लिए अग्रणी कंपनियों द्वारा उपयोग किए जाने वाले असेंबली और पैकेजिंग प्लेटफार्मों में एकीकरण के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

परीक्षण अनुक्रम सेकंड के भीतर दर्जनों मापदंडों को मापते हैं:

ट्रांसमीटर लक्षण वर्णनआउटपुट पावर, तरंग दैर्ध्य सटीकता, वर्णक्रमीय शुद्धता और मॉड्यूलेशन गुणवत्ता की पुष्टि करता है। वेवशेपर 500बी/एक्स ऑप्टिकल ट्रांससीवर्स के उत्पादन परीक्षण के लिए बेजोड़ लचीलापन प्रदान करता है, जो 12.4 टीएचजेड से अधिक कवरेज के साथ सुपर सी - और एल - बैंड में सिग्नल क्षीणन को आकार देता है।

रिसीवर संवेदनशीलता मापन्यूनतम पता लगाने योग्य सिग्नल शक्ति निर्धारित करता है। परीक्षण उपकरण बिट त्रुटि दर की निगरानी करते समय कैलिब्रेटेड शोर को इंजेक्ट करता है और सिग्नल शक्ति को कम करता है। विनिर्माण विशिष्टताओं के लिए आमतौर पर निर्दिष्ट इनपुट शक्तियों पर 10⁻¹² से नीचे बीईआर की आवश्यकता होती है।

डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर सत्यापनअनुकूली समीकरण एल्गोरिदम के उचित संचालन की पुष्टि करता है। उच्च {{1}स्पीड डिजिटल{{2}से{{3}एनालॉग और एनालॉग{{4}से{5}डिजिटल कन्वर्टर्स डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर के साथ काम करते हैं, जो क्षमता, पहुंच और विश्वसनीयता को अधिकतम करने के लिए उन्नत डेटा प्रोसेसिंग करने वाले डिजिटल मस्तिष्क के रूप में कार्य करता है।

 

लंबवत एकीकरण विनिर्माण जटिलता को संबोधित करता है

 

सटीक आवश्यकताएं आपूर्ति श्रृंखला कमजोरियां पैदा करती हैं जिन्हें निर्माता ऊर्ध्वाधर एकीकरण के माध्यम से संबोधित करते हैं। कठोर गुणवत्ता आश्वासन के साथ सामग्री विकास, निर्माण, कोटिंग और असेंबली के लिए लंबवत रूप से एकीकृत क्षमताएं, आपूर्ति श्रृंखला जोखिमों और अनिश्चितताओं को कम करती हैं।

एकीकृत निर्माता नियंत्रण:

सब्सट्रेट सामग्री का उत्पादनक्रिस्टल विकास से. इंडियम फॉस्फाइड सब्सट्रेट्स को प्रति वर्ग सेंटीमीटर 500 से कम दोष घनत्व की आवश्यकता होती है। लेजर, डिटेक्टर और इलेक्ट्रॉनिक्स सहित InP ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए डाई लागत को काफी कम करने के लिए इंच InP वेफर फैब्रिकेशन को यूएस और यूरोपीय फैब दोनों में पेश किया गया था।

ऑप्टिकल कोटिंग जमाव±2 नैनोमीटर तक परत मोटाई नियंत्रण के साथ। अगली {{2}पीढ़ी मेटा{{3}तार आधारित वायर ग्रिड पोलराइज़र 50 डीबी विलुप्ति अनुपात और 98.5% दक्षता प्राप्त करता है दोहरे {6}पक्षीय एंटी{7}प्रतिबिंब कोटिंग के साथ। इन कोटिंग्स के लिए 10⁻⁷ torr से नीचे दबाव बनाए रखने वाले वैक्यूम डिपोजिशन सिस्टम की आवश्यकता होती है।

अंतिम असेंबली और पैकेजिंगनियंत्रित वातावरण में. 0.5 माइक्रोमीटर से बड़े संदूषण कण ऑप्टिकल हानि या विद्युत विफलता का कारण बनते हैं। विशेष ऑप्टिकल सामग्रियों का घरेलू उत्पादन संभावित गुणवत्ता और आपूर्ति श्रृंखला संबंधी समस्याओं को दूर करता है।

 

बाज़ार की वृद्धि विनिर्माण निवेश को प्रेरित करती है

 

सटीक विनिर्माण बुनियादी ढांचे के लिए पर्याप्त पूंजी निवेश की आवश्यकता होती है। 2024 में सुसंगत ऑप्टिकल उपकरण बाजार का आकार 28.79 बिलियन अमेरिकी डॉलर था और 2032 तक 47.74 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने का अनुमान है, जो पूर्वानुमानित अवधि के दौरान 7.20% की सीएजीआर से बढ़ रहा है।

यह वृद्धि अनेक अनुप्रयोगों से उत्पन्न होती है:

डेटा सेंटर इंटरकनेक्टकॉम्पैक्ट, पावर-कुशल ट्रांसीवर की आवश्यकता है। एआई प्रशिक्षण क्लस्टर और हाइपरस्केल क्लाउड अपग्रेड 400 जीबीपीएस से अधिक ऑप्टिक्स के लिए 16.31% सीएजीआर चला रहे हैं, 2025 में 800जी शिपमेंट में 60% की वृद्धि का अनुमान है। हाइपरस्केल ऑपरेटर मासिक रूप से हजारों ट्रांसीवर तैनात करते हैं, जो सालाना लाखों इकाइयों में मापी गई विनिर्माण क्षमता की मांग करते हैं।

मेट्रो और लंबी दूरी के नेटवर्कस्पेक्ट्रम दक्षता के लिए सुसंगत ऑप्टिकल संचार प्रौद्योगिकी अपनाएं। उच्च TX आउटपुट पावर के साथ (OpenZR+ मॉड्यूल में अब TX आउटपुट पावर +4 dBm तक है), एक इंटरऑपरेबल 400ZR इकोसिस्टम का उदय, और थर्ड पार्टी प्लगेबल ऑप्टिक्स का समर्थन करने वाले नए नेटवर्क उपकरण निर्माता सॉफ़्टवेयर रिलीज़, नेटवर्क ऑपरेटरों के पास अधिक से अधिक अपनाने का मार्ग है।

5जी इंफ्रास्ट्रक्चरविशेषीकृत ट्रांसीवर परिनियोजन को संचालित करता है। 5G स्प्लिट {{2}आर्किटेक्चर 25G SFP28 CWDM ट्रांसीवर को बाहरी कैबिनेट में धकेलता है जिसे व्यापक तापमान उतार-चढ़ाव को सहन करना होगा। इन कठोर पर्यावरण अनुप्रयोगों के लिए अतिरिक्त विनिर्माण प्रक्रिया योग्यता और विश्वसनीयता परीक्षण की आवश्यकता होती है।

 

उभरती प्रौद्योगिकियाँ परिशुद्धता आवश्यकताओं को बढ़ाती हैं

 

अगली पीढ़ी की प्रणालियाँ और भी कड़ी विनिर्माण सहनशीलता की माँग करती हैं। उद्योग का पहला 400जी डिफरेंशियल इलेक्ट्रो{{3}अब्ज़ॉर्प्शन मॉड्यूलेटेड लेजर महत्वपूर्ण चुनौतियों का समाधान करता है, जो 2025 लाइटवेव इनोवेशन समीक्षाओं में मान्यता प्राप्त 200जी डी{5}ईएमएल की सफलता पर आधारित है।

भविष्य के विकास में शामिल हैं:

Co-पैकेज्ड ऑप्टिक्सऑप्टिकल इंजन को सीधे स्विच सिलिकॉन पर रखना। सह{1}पैकेज्ड ऑप्टिक्स ऑप्टिकल इंजन को सीधे स्विच सब्सट्रेट पर रखकर स्विच स्तर की बिजली खपत को लगभग 30% तक कम कर सकता है। इस एकीकरण के लिए ऑप्टिकल और इलेक्ट्रॉनिक डाइज़ को संगत आयामों के अनुसार निर्मित और उप-10-माइक्रोमीटर सटीकता के साथ असेंबल करने की आवश्यकता होती है।

200 जीबीपीएस प्रति लेन ट्रांसमिशनवर्तमान गति को दोगुना करना। 200G प्रति लेन से अधिक गति सक्षम करने की दिशा में एक मील के पत्थर के रूप में, 300G प्रति लेन लिंक प्रदर्शन उन्नत अंतर इलेक्ट्रो {{3}अवशोषण मॉड्यूलेटेड लेजर का उपयोग करते हैं। उच्च गति सिग्नल नेत्र आरेख को संपीड़ित करती है, जिससे सभी घटकों से कम घबराहट और बेहतर आवृत्ति प्रतिक्रिया की मांग होती है।

क्वांटम-सुरक्षित संचारएन्क्रिप्शन हार्डवेयर जोड़ना। यह प्रदर्शन QSFP में मॉड्यूलर क्वांटम कुंजी वितरण ट्रांसीवर को एकीकृत करता है {{2} 28 प्लग करने योग्य फॉर्म फैक्टर को उच्च प्रदर्शन 400G ZR QSFP {{6} DD DCO ऑप्टिकल ट्रांसीवर के साथ एकीकृत करता है। क्वांटम सिस्टम को 100 पिकोसेकंड से कम समय रिज़ॉल्यूशन के साथ एकल-फोटॉन पहचान क्षमता की आवश्यकता होती है।

 

विनिर्माण परिशुद्धता सूचना अर्थव्यवस्था को सक्षम बनाती है

 

सुसंगत ऑप्टिकल संचार विनिर्माण नैनोस्केल सेमीकंडक्टर निर्माण, सटीक ऑप्टिकल असेंबली और उच्च गति एनालॉग डिजाइन के प्रतिच्छेदन का प्रतिनिधित्व करता है। सुसंगत प्रकाशिकी बाजार के 2027 तक लगभग 13 अरब डॉलर तक पहुंचने का अनुमान है, प्लग करने योग्य ट्रांससीवर्स उच्चतम दर से बढ़ने और अगले पांच वर्षों के लिए सबसे अधिक मात्रा में वृद्धि में योगदान देने का अनुमान है।

जैसे-जैसे डेटा दरें बढ़ती हैं और फॉर्म फैक्टर कम होते जाते हैं, विनिर्माण चुनौती बढ़ती रहती है। 800G सुसंगत QSFP - DD ट्रांसीवर मालिकाना इंडियम फॉस्फाइड चिप तकनीक पर उन्नत IC {{3} TROSA ऑप्टिकल इंजन का लाभ उठाता है, जो 800ZR के लिए - 7dBm की ट्रांसमीटर ऑप्टिकल आउटपुट पावर और ROADM-आधारित लाइन सिस्टम के लिए 0dBm प्रदान करता है। प्रत्येक पीढ़ी नई विनिर्माण तकनीकों, सख्त प्रक्रिया नियंत्रण और अधिक परिष्कृत परीक्षण उपकरणों की मांग करती है।

सफलता के लिए निर्माताओं को क्रिस्टल विकास और पतली फिल्म जमाव से लेकर उच्च गति सर्किट डिजाइन और स्वचालित परीक्षण विकास तक दर्जनों विषयों में एक साथ महारत हासिल करने की आवश्यकता होती है। परिणाम वैश्विक संचार अवसंरचना का समर्थन करता है जो प्रतिदिन एक्ज़ाबाइट डेटा ले जाता है, जिसकी विश्वसनीयता 99.999% से अधिक है और बिट त्रुटि दर प्रति ट्रिलियन बिट्स में एक त्रुटि से कम है।