Жогорку сызыктуулукэлектро-оптикалык модуляторжана микротолкундуу фотондорду колдонуу
Байланыш системаларына болгон талаптардын өсүшү менен, сигналдардын өткөрүү натыйжалуулугун андан ары жакшыртуу максатында, адамдар фотондорду жана электрондорду бириктирип, бири-бирин толуктап турган артыкчылыктарга жетишишет жана микротолкундуу фотоника пайда болот. Электро-оптикалык модулятор электр энергиясын жарыкка айландыруу үчүн керек.микротолкундуу фотондук системалар, жана бул негизги кадам, адатта, бүтүндөй системанын иштешин аныктайт. Радио жыштык сигналын оптикалык доменге айландыруу аналогдук сигнал процесси болгондуктан жана кадимкиэлектро-оптикалык модуляторлорсызыктуу эместикке ээ болгон учурда, конверсия процессинде олуттуу сигнал бурмаланышы бар. Болжолдуу сызыктуу модуляцияга жетүү үчүн, модулятордун иштөө чекити, адатта, ортогоналдык жылышуу чекитинде бекитилет, бирок ал дагы эле модулятордун сызыктуулугу үчүн микротолкундуу фотон байланышынын талаптарына жооп бере албайт. Жогорку сызыктуулугу бар электро-оптикалык модуляторлор шашылыш түрдө керек.
Кремний материалдарынын жогорку ылдамдыктагы сынуу көрсөткүчүнүн модуляциясы, адатта, эркин алып жүрүүчү плазма дисперсиясы (FCD) эффектиси аркылуу ишке ашат. FCD эффектиси да, PN өткөөл модуляциясы да сызыктуу эмес, бул кремний модуляторун литий ниобатынын модуляторуна караганда сызыктуу эмес кылат. Литий ниобатынын материалдары эң сонун көрсөтөт.электро-оптикалык модуляциякасиеттери Пакер эффектинен улам келип чыгат. Ошол эле учурда, литий ниобаты материалы чоң өткөрүү жөндөмдүүлүгү, жакшы модуляция мүнөздөмөлөрү, аз жоготуу, оңой интеграциялоо жана жарым өткөргүч процесси менен шайкештик, жогорку өндүрүмдүү электро-оптикалык модуляторду жасоо үчүн жука пленкалуу литий ниобатын колдонуу артыкчылыктарына ээ, кремнийге салыштырмалуу дээрлик "кыска пластина" жок, ошондой эле жогорку сызыктуулукка жетишүү. Изолятордогу жука пленкалуу литий ниобатын (LNOI) электро-оптикалык модулятору келечектүү өнүгүү багытына айланды. Жука пленкалуу литий ниобатын даярдоо технологиясынын жана толкун өткөргүч менен оюу технологиясынын өнүгүшү менен, жогорку конвертация натыйжалуулугу жана жогорку интеграцияланган жука пленкалуу литий ниобатынын электро-оптикалык модулятору эл аралык академиялык жана өнөр жай тармагына айланды.
Жука пленкалуу литий ниобатынын мүнөздөмөлөрү
Америка Кошмо Штаттарында DAP AR пландаштыруусу литий ниобатынын материалдарына төмөнкүдөй баалоо жүргүзгөн: эгерде электрондук революциянын борбору аны мүмкүн кылган кремний материалынын атынан аталса, анда фотоник революциясынын мекени литий ниобатынын атынан аталышы мүмкүн. Себеби, литий ниобаты оптика жаатындагы кремний материалдары сыяктуу эле электро-оптикалык эффектти, акусто-оптикалык эффектти, пьезоэлектрдик эффектти, термоэлектрдик эффектти жана фоторефрактивдик эффектти бир бүтүндүктө бириктирет.
Оптикалык өткөрүү мүнөздөмөлөрү боюнча, InP материалы кеңири колдонулган 1550 нм тилкесинде жарыктын сиңирилишинен улам чиптеги өткөрүү жоготууларынын эң чоңуна ээ. SiO2 жана кремний нитриди эң жакшы өткөрүү мүнөздөмөлөрүнө ээ жана жоготуу ~ 0,01 дБ/см2 деңгээлге жетиши мүмкүн; Учурда жука пленкалуу литий ниобаттын толкун өткөргүчүнүн жоготуусу 0,03 дБ/см2 деңгээлге жетиши мүмкүн жана жука пленкалуу литий ниобаттын толкун өткөргүчүнүн жоготуусу келечекте технологиялык деңгээлдин тынымсыз жакшырышы менен андан ары азайышы мүмкүн. Ошондуктан, жука пленкалуу литий ниобаттын материалы фотосинтетикалык жол, шунт жана микрошакек сыяктуу пассивдүү жарык структуралары үчүн жакшы көрсөткүчтөрдү көрсөтөт.
Жарыктын пайда болушу жагынан алганда, InP гана түздөн-түз жарык чыгаруу жөндөмүнө ээ; Ошондуктан, микротолкундуу фотондорду колдонуу үчүн, LNOI негизиндеги фотондук интеграцияланган чипке InP негизиндеги жарык булагын кайра жүктөө ширетүү же эпитаксиалдык өстүрүү жолу менен киргизүү керек. Жарыкты модуляциялоо жагынан алганда, жогоруда жука пленкалуу литий ниобаты материалы InP жана Siге караганда чоңураак модуляция өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө, төмөнкү жарым толкун чыңалуусуна жана төмөнкү өткөрүү жоготуусуна жетүү оңой экени баса белгиленген. Андан тышкары, жука пленкалуу литий ниобаты материалдарынын электро-оптикалык модуляциясынын жогорку сызыктуулугу бардык микротолкундуу фотон колдонмолору үчүн абдан маанилүү.
Оптикалык маршруттоо жагынан алганда, жука пленкалуу литий ниобатынын жогорку ылдамдыктагы электро-оптикалык реакциясы LNOI негизиндеги оптикалык которгучту жогорку ылдамдыктагы оптикалык маршруттоону которууга жөндөмдүү кылат жана мындай жогорку ылдамдыктагы которуунун энергия керектөөсү да өтө төмөн. Интеграцияланган микротолкундуу фотон технологиясынын типтүү колдонулушу үчүн, оптикалык башкарылуучу нур формалоочу чип тез нур сканерлөө муктаждыктарын канааттандыруу үчүн жогорку ылдамдыктагы которуу мүмкүнчүлүгүнө ээ жана өтө төмөн энергия керектөөнүн мүнөздөмөлөрү ири масштабдуу фазалуу массив системасынын катуу талаптарына жакшы ылайыкташтырылган. InP негизиндеги оптикалык которгуч жогорку ылдамдыктагы оптикалык жолду которууну ишке ашыра алса да, ал чоң ызы-чууну пайда кылат, айрыкча көп деңгээлдүү оптикалык которгуч каскаддалганда, ызы-чуу коэффициенти олуттуу начарлайт. Кремний, SiO2 жана кремний нитриди материалдары оптикалык жолдорду термо-оптикалык эффект же алып жүрүүчү дисперсия эффектиси аркылуу гана которо алат, бул жогорку энергия керектөө жана жай которуу ылдамдыгы сыяктуу кемчиликтерге ээ. Фазаланган массивдин массивинин өлчөмү чоң болгондо, ал энергия керектөө талаптарына жооп бере албайт.
Оптикалык күчөтүү жагынан алганда,жарым өткөргүчтүү оптикалык күчөткүч (SOA) InPге негизделген технология коммерциялык максатта колдонуу үчүн жетилген, бирок анын жогорку ызы-чуу коэффициенти жана төмөн каныккандык чыгаруу кубаттуулугу сыяктуу кемчиликтери бар, бул микротолкундуу фотондорду колдонууга ыңгайлуу эмес. Мезгилдүү активдештирүүгө жана инверсияга негизделген жука пленкалуу литий ниобат толкун өткөргүчүнүн параметрдик күчөтүү процесси чиптеги оптикалык күчөтүүнүн төмөн ызы-чуусуна жана жогорку кубаттуулугуна жетише алат, бул чиптеги оптикалык күчөтүү үчүн интеграцияланган микротолкундуу фотон технологиясынын талаптарына толук жооп бере алат.
Жарыкты аныктоо жагынан алганда, жука пленкалуу литий ниобаты 1550 нм диапазондогу жарыкка жакшы өткөрүүчүлүк мүнөздөмөлөрүнө ээ. Фотоэлектрдик конверсия функциясын ишке ашыруу мүмкүн эмес, ошондуктан микротолкундуу фотон колдонмолору үчүн чиптеги фотоэлектрдик конверсия муктаждыктарын канааттандыруу үчүн. InGaAs же Ge-Si детектордук бирдиктерин LNOI негизиндеги фотондук интеграцияланган чиптерге кайра жүктөө ширетүү же эпитаксиалдык өстүрүү аркылуу киргизүү керек. Оптикалык була менен байланышуу жагынан алганда, оптикалык буланын өзү SiO2 материалы болгондуктан, SiO2 толкун өткөргүчүнүн режим талаасы оптикалык буланын режим талаасы менен эң жогорку дал келүү даражасына ээ жана байланыш эң ыңгайлуу. Ичке пленкалуу литий ниобатынын катуу чектелген толкун өткөргүчүнүн режим талаасынын диаметри болжол менен 1 мкм, бул оптикалык буланын режим талаасынан бир топ айырмаланат, андыктан оптикалык буланын режим талаасына дал келүү үчүн режимдик чекиттин туура трансформациясы жүргүзүлүшү керек.
Интеграция жагынан алганда, ар кандай материалдардын жогорку интеграциялык потенциалга ээ болушу негизинен толкун өткөргүчтүн ийилүү радиусунан көз каранды (толкун өткөргүч режиминин талаасынын чектөөсүнө жараша). Катуу чектелген толкун өткөргүч кичирээк ийилүү радиусуна мүмкүндүк берет, бул жогорку интеграцияны ишке ашырууга көбүрөөк өбөлгө түзөт. Ошондуктан, жука пленкалуу литий ниобаты толкун өткөргүчтөрү жогорку интеграцияга жетүү мүмкүнчүлүгүнө ээ. Ошондуктан, жука пленкалуу литий ниобатынын пайда болушу литий ниобаты материалынын чындап эле оптикалык "кремний" ролун ойношуна мүмкүндүк берет. Микротолкундуу фотондорду колдонуу үчүн жука пленкалуу литий ниобатынын артыкчылыктары айкыныраак.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 23-апрели