التعريف بدائرة الاستقبال الضوئي المتكامل

أما أجهزة الاستلام البصرية المتكاملة فهي لبنات أساسية في نظم الاتصالات والاستشعار الحديثة ذات السرعة العالية، حيث أن هذه الدوائر تحول إشارات بصرية إلى كابل بصري أو جهاز للكشف عن الارتفاع الحر في الفضاء، حيث أن هذه الأجهزة لا يمكن تجهيزها بواسطة أجهزة إلكترونية ذاتية السعة، كما أن تكامل أجهزة التصوير الضوئي، وأجهزة الاستنشاق بالأشعة دون المبسّطة، والحد من المشابكات(/6).

الطريق نحو التعدين

وتدفع قوة الضغط التي لا تكل إلى تقلص النظم الإلكترونية والصورية بعدة قوى متداخلة، وتحتاج أجهزة التصنيع إلى أجهزة محمولة ذات سمعة ذكية وقروض يمكن أن تعالج واقعاً افتراضياً وتبث شريطاً من 8K دون تسخين مفرط، وتحتاج المهندسات الطبية البيولوجية إلى أجهزة استشعار متسارعة قادرة على رصد غلوب الدم أو النشاط العصبي بأقل قدر من الطاقة والحجم.

المباني التكنولوجية الرئيسية

منصة سيليكون للتصوير

Siliconnic photonics has emerged as the dominant platform for integrated optical receivers because it leverages the same complementary metal —oxide‐semiconductor (CMOS) fabrication infrastructure used for microelectronics. This compatibility offers high yield, low cost, and the ability to monolithically integrate photonic and electronic functions on a single die. Waveseedes, splitters, modulators

محررات فوتوليت عالية السرعة

(أ) أن تكون هذه المواد ذات القدرة العالية على إحداث تغيرات في المواد (الإنجيل) (المقياس المرجعي) (المقياس المرجعي) (الرقم 3) (المقياس المرجعي للتقنية) (الرمزية) (المقياس المرجعي للأشعة السيليكية) (الرقم 3) (المقياس المرجعي للأشعة السيليكية) (الرمزية)

تصميم دائرة منخفضة الطاقة

أما الدوائر الإلكترونية التي تتبع جهاز التزود بالكهرباء - التي تستخدمها شركة " CEtector " ، فهي تُستخدم في عمليات المسح غير المباشر، وتُستخدم في إطارها أجهزة الاستعلامات الإلكترونية ذات المستوى المتوسط، وتُستخدم في إطارها أجهزة الاستطلاع ذات القدرة المتوسطة (28 نانو متراً وأقل) مما يتيح إمكانية الحصول على مجموعة من المنتجات التي تتجاوز نطاق الترددات الرقمية التي تقل عن 10 أمتار.

Enhanced Senitivity through Co-Design

وقد كان الحد الأدنى من القدرة البصرية اللازمة لعمليات خالية من الأخطاء - هو أمر حاسم بالنسبة للتطبيقات التي تكون فيها الإشارة الواردة ضعيفة، مثل وصلات الألياف الطويلة أو الاتصالات البصرية الفضائية الحرة، وقد أدى الاستقبال المتكامل إلى تحسن في الوقت الراهن في درجة الحساسية دون - ٢٠ مليونا من وزن الجسم عند ٢٥ غيغابس من خلال الاستخدام المتأنق للعلامات الضوئية، وزيادة نسبة الضوضاء إلى الانقطاع عن استخدام أجهزة الاستشعار الفضائي، وكشف عن الأرقام القياسية للضادات.

المنجزات الأخيرة في المقبوضات المتكاملة

Co —integration with CMOS Electronics

ومن أهم الإنجازات التي تحققت مؤخراً التكامل الأحادي النطاق لدوائر الاستقبال البصرية التي لها منطق متقدم في نظام الرصد والتحقق من الانبعاثات، حيث كانت الأجيال السابقة تعتمد على أجهزة اتصال مستقلة ذات رقائق التصوير، موزعة على رقائق الكترونية، والتي أدخلت خليطاً طفولياً وأداة محدودة، واليوم، تقدم المؤسسات عمليات للأجهزة التصويرية ذات الترددات المضغوطة التي تشمل أجهزة التصوير (وافيديس، والأزواج، أجهزة الكشف عن الثغرات).

المروحية الألمانية المتحركة بـ 100 غمبر لكل قناة

وقد أصبحت أجهزة التصوير الألمانية المعيار الذي يتكون من 100 غيبس لكل قناة بسبب التحسينات في النمو الوبائي وتصميم الأجهزة، حيث يُستخدم نظام مركب مائي مصغر من طراز Gilicongermanium (SiGe) (GiGe) (GIG)) (Gilicon waveguide) ومصطف من الغليوم النقي، فقد قلص الباحثون من معدل الترميز إلى أقل من 100 ألف في الوقت الذي يحافظ فيه على قدرة على الأشعة فوق المقياس 0.85 ألف/ال

الهياكل البلاستيكية لكشف الغطس

ويُقترح أن تكون هناك عملية ذات صلة بين الوصلات بين المعادن، وأن تكون النتائج في مرحلة البحث دون المسافات، وأن تكون أقل حجماً من تلك التي تُستخدم فيها الموجات المغناطيسية، وأن تكون هذه العمليات أقل من تلك التي تُستخدم فيها أجهزة الكشف عن النسيج، وأن تكون مناطق نشطة لا تتجاوز بضع مئات من المقاييس.

التحديات في مجال الارتقاء إلى مستوى المتلقينات البصرية

الإدارة الحرارية

وبالإضافة إلى ذلك، فإن أجهزة الاستلام البصرية تعمل بسرعة أعلى، فإن كثافة الحرارة تصبح مشكلة كبيرة، إذ أن أجهزة الاستنشاق الضوئية وأجهزة التجميل التابعة للأجهزة اللاسلكية توزع الطاقة في منطقة صغيرة جداً، وتقل في كثير من الأحيان عن 0.01 ملم2 - تستخدم البقع الساخنة المحلية التي يمكن أن تؤدي إلى تدهور الأداء والموثوقية، وكثيراً ما لا تكون هناك طرق للتبريد أكثر تكاملاً.

Complexity الكترونية

إن ترابط المجالات البصرية والكهربائية يعني أنه لا يمكن الاستيعاب الأمثل للمستقبل بالنظر في الصور الفوتوغرافية والإلكترونيات بصورة منفصلة، وأن وجود قاعدة للتصوير الضوئي، والاستجابة للتواتر، والضوضاء يجب أن يُصاغ بصورة مشتركة مع مرحلة مدخلات معهد التقنيات، وبالمثل، فإن تحويل الإشارات الكهربائية العالية السرعة بين أجهزة التصوير الضوئي، ونموذج TIA، والخسائر الرقمية المعقدة يجب أن يقلل تدريجيا من الفقرتان المتشابكتان.

التعبئة والاختبار

وفي حين أن رقاقة الاستلام نفسها قد تكون مدمجة، فإن الوحدة الشاملة يجب أن تظل متفاعلة مع الألياف البصرية والليزر ولوازم الطاقة، وكثيرا ما تكون كفاءة التوابيت بين الفينة والدقائق مقصورة على التواؤم: فالخطأ الأفقي الذي يبلغ 1 ميكروم يمكن أن يسبب خسارة أو أكثر، كما أن تقنيات التغليف المتقدمة مثل الأزواج المبتدئين وأزواج الحوافدين ذوي الكتات المدمجة، قد تحسنت تماما من التعقيد.

تطبيقات الأجهزة المنضوية

  • Smartphones and Wearables:] Future devices will use optical interconnects for high-speed data transfer between sensors, processors, and displays. An integrated receiver occupied less than 0.1 mm2 and consuming 1 mW could replace some RF links, offering lower latency and higher bandwidth for applications like increased reality.
  • Biomedical Implants:] Implantable optical receivers can detect light transmitted through skin or from an external source, enabling wireless power and data transfer for pacemakers, neural recorders, and drug —delive systems. Miniaturization is critical to keep implants small and biocompatible.
  • يمكن استخدام أجهزة استقبال بصرية منخفضة الطاقة تعمل في الطيف القريب من الحمراء في طائرات الليدار (الكشف عن الطول والارتشاء) ذات طائرات آلية وآليات مستقلة ويمكن أن يكشف جهاز استقبال واحد ذو جهاز تصوير فضاء عن حالات ضعف من الأجسام التي تبعد عنا مئات ثلاثة أمتار.
  • (أ) لا يزال أكبر تطبيقات الحجم على وصلات بصرية عالية السرعة داخل مراكز البيانات وفيما بينها، حيث تتيح أجهزة استقبال مصغرة زيادة كثافة الموانئ على مفاتيح تبديل الوجه، مما يقلل عدد الكابلات الألياف وتحسين تدفق الهواء للتبريد.

التوقعات المستقبلية

وفي المستقبل، لا تظهر سرعة الابتكار في دوائر الاستقبال البصرية المتكاملة علامات على التباطؤ، إذ يمكن للعديد من التكنولوجيات الناشئة أن تغير المشهد تغيرا جذريا:

  • Two —Dimensional Materials:] Graphene, MoS2, and black phosphosphorus offer extremely high carrier mobility and the ability to detect photons across a wide wavelength range. Integrated detectors made from 2D synthesis materials have exhibited bandwidths exceeding 200 GHz in laboratory settings, and theirtomally little nature could allow scuiracking
  • (ب) بالنسبة للتواصل الكمي والحساب، يجب على أجهزة الاستقبال أن تكتشف صوراً واحدة ذات كفاءة قريبة من المستوى، وقد تم بالفعل إثبات أجهزة الكشف عن الأشعة الكميّة الوحيدة التي تعمل بالأشعة الكميّة (SNSPD) على رقائق السيليكونية، حيث تصل إلى مستويات مقاييس الكشف إلى أعلى من 90 في المائة في أجهزة التكليف المزودة بالأشعة.
  • (ب) يمكن أن يؤدي استخدام نماذج أعلى من الطوابق (مثلاً، 64-ميغاواط، مركب مركب مُعدّل للإشارة الرقمية إلى تعزيز الكفاءة في التصفيف، ومتطلبات الاسترخاء في إطار الترددات الترددية، وأجهزة استقبال متماسكة تدمج تطبيقات مُعدّلة للأجهزة الضوئية المُطوّرة على أساس النعامة، و90 درجة
  • يمكن أن يُضيء الضوء في أحجام تحت الماء، مما يتيح الكشف عن الفجوات الضوئية ذات الحجم المنخفض، ويُمكن الباحثين من الجمع بين الأوجه الفوقية وأجهزة الكشف عن الأوزان الفوقية، وأجهزة الكشف عن الأوزان الفوقية، وأجهزة الكشف عن الأوزان الفوقية، وأجهزة الكشف عن الأوزان، وأجهزة الكشف عن الأوزان، وأجهزة الكشف عن الأورام،
]

" لم يعد جهاز الاستقبال البصري المتكامل مكوناً من العناصر الكيمائية؛ فقد أصبح عنصراً حاسماً في الأداء في كل وصلة بيانات عالية السرعة تقريباً؛ ويمكِّن تقارب الصور مع نظام الرصد والمراقبة المتكامل أجهزة استقبال أسرع وأصغر وأكفأ من أي وقت مضى " - الدكتورة إلينا مينتي، الباحثة الرائدة في مجموعة الصور IMEC(24)،

خاتمة

وتشهد دوائر الاستقبال البصرية المتكاملة تقدماً ملحوظاً في العقد الماضي، إذ أن الطلب الذي لا يكل على ارتفاع معدلات البيانات والعوامل الأقل شكلاً في أجهزة الإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة الطبية الحيوية والاتصالات المتعلقة بالبيانات، فإن أجهزة التصوير الضوئي للسيليكون، والآلات الصوتية، وتصميم الدوائر ذات الطاقة المنخفضة، والتعاون الوثيق بين أجهزة تصميم الاكتشاف الضوئي والإلكتروني قد أنتجت أجهزة استقبال ملتقطة ذات سرعة الوصلات قدرها ١٠٠ قناة.