Жогорку линиялыкэлектр-оптикалык модуляторжана микротолкундуу фотондук колдонмо
Байланыш системаларынын өсүп жаткан талаптары менен, сигналдарды берүүнүн натыйжалуулугун андан ары жакшыртуу үчүн, адамдар кошумча артыкчылыктарга жетүү үчүн фотондорду жана электрондорду бириктиришет жана микротолкундуу фотоникалар пайда болот. Электр-оптикалык модулятор электр энергиясын жарыкка айландыруу үчүн керекмикротолкундуу фотоникалык системалар, жана бул негизги кадам адатта бүт системанын иштешин аныктайт. Радио жыштык сигналын оптикалык доменге айландыруу аналогдук сигнал процесси жана кадимки болгондуктанэлектро-оптикалык модуляторлормүнөздүү сызыктуу эместиги бар, конверсия процессинде олуттуу сигнал бурмалоо бар. Болжолдуу сызыктуу модуляцияга жетишүү үчүн модулятордун иштөө чекити, адатта, ортогоналдык кыйшаюу чекитинде бекитилет, бирок ал дагы эле модулятордун сызыктуулугу үчүн микротолкундуу фотондук шилтеменин талаптарына жооп бере албайт. Тез арада жогорку линиялуу электро-оптикалык модуляторлор керек.
Кремний материалдарынын жогорку ылдамдыктагы сынуу индексинин модуляциясы, адатта, эркин ташуучу плазманын дисперсиясынын (FCD) эффектиси аркылуу ишке ашат. FCD эффектиси да, PN түйүнүнүн модуляциясы да сызыктуу эмес, бул кремний модуляторун литий ниобат модуляторуна караганда азыраак сызыктуу кылат. Литий ниобат материалдары мыкты көрсөтөтэлектро-оптикалык модуляциякасиеттери Пукер эффектине байланыштуу. Ошол эле учурда, литий ниобат материалы чоң өткөрүү жөндөмдүүлүгүнүн, жакшы модуляциялык мүнөздөмөлөрдүн, аз жоготуулардын, жеңил интеграциялоонун жана жарым өткөргүч процесси менен шайкештиктин, кремнийге салыштырмалуу жогорку натыйжалуу электро-оптикалык модуляторду жасоо үчүн ичке пленка литий ниобатын колдонуунун артыкчылыктарына ээ. дээрлик эч кандай "кыска табак", ошондой эле жогорку сызыктуу жетүү үчүн. Изолятордогу жука пленка литий ниобаты (LNOI) электро-оптикалык модулятору өнүгүүнүн келечектүү багыты болуп калды. Ичке пленка литий ниобаты материалды даярдоо технологиясын жана толкун өткөргүчтүү оюу технологиясын иштеп чыгуу менен, жука пленкадагы литий ниобат электро-оптикалык модуляторунун жогорку конверсиялык эффективдүүлүгү жана жогорку интеграциясы эл аралык академиянын жана өнөр жайдын тармагына айланды.
Жука пленкалы литий ниобаттын мүнөздөмөлөрү
Америка Кошмо Штаттарында DAP AR пландаштыруу литий ниобат материалдарына төмөнкүдөй баа берди: эгерде электрондук революциянын борбору кремнийдик материалдын атынан аталса, анда фотоникалык революциянын туулган жери литий ниобаттын атынан аталса керек. . Себеби литий ниобаты оптика жаатындагы кремний материалдары сыяктуу эле электро-оптикалык эффектти, акусто-оптикалык эффектти, пьезоэлектрдик эффектти, термоэлектрдик эффектти жана фоторефракциялык эффектти биринде бириктирет.
Оптикалык өткөрүү мүнөздөмөлөрү боюнча, InP материалы көбүнчө колдонулган 1550нм диапазондо жарыкты сиңирүүгө байланыштуу чиптеги эң чоң жоготууга ээ. SiO2 жана кремний нитриди мыкты өткөрүү мүнөздөмөсүнө ээ жана жоготуу ~ 0,01дБ/см деңгээлине жетиши мүмкүн; Азыркы учурда, жука пленкадагы литий ниобат толкун өткөргүчүнүн жоготуусу 0,03дБ/см деңгээлине жетиши мүмкүн, ал эми жука пленкадагы литий ниобат толкун өткөргүчүнүн жоголушу технологиялык деңгээлди тынымсыз жакшыртуу менен андан ары кыскартылуу мүмкүнчүлүгүнө ээ. келечек. Ошондуктан, жука пленка литий ниобат материалы фотосинтездик жол, шунт жана микроринг сыяктуу пассивдүү жарык структуралары үчүн жакшы көрсөткүчтөрдү көрсөтөт.
Жарыктын генерациясы боюнча, InP гана түз жарык чыгарууга жөндөмдүү; Ошондуктан, микротолкундуу фотондорду колдонуу үчүн LNOI негизиндеги фотоникалык интегралдык чипте кайра жүктөө жолу менен ширетүүчү же эпитаксиалдык өсүү жолу менен InP негизиндеги жарык булагын киргизүү зарыл. Жарык модуляциясы жагынан, жогоруда баса белгиленгендей, жука пленкадагы литий ниобат материалы InP жана Siге караганда чоңураак модуляция өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө, жарым толкундун чыңалуусуна жана өткөргүчтүк жоготууга жетишүү оңой. Мындан тышкары, жука пленка литий ниобат материалдарынын электро-оптикалык модуляциясынын жогорку сызыктуулугу бардык микротолкундуу фотондук колдонмолор үчүн абдан маанилүү.
Оптикалык багыттоо жагынан алганда, жука пленка литий ниобат материалынын жогорку ылдамдыктагы электро-оптикалык жооп LNOI негизиндеги оптикалык которгучту жогорку ылдамдыктагы оптикалык маршруттук которууга жөндөмдүү кылат жана мындай жогорку ылдамдыктагы коммутациянын электр энергиясын керектөөсү да өтө төмөн. Интегралдык микротолкундуу фотон технологиясын типтүү колдонуу үчүн, оптикалык башкарылуучу нур түзүүчү чип тез нурларды сканерлөө муктаждыктарын канааттандыруу үчүн жогорку ылдамдыкта өтүү жөндөмүнө ээ жана өтө аз энергия керектөөнүн мүнөздөмөлөрү чоң электр энергиясынын катуу талаптарына ылайыкташтырылган. - масштабдуу фазалуу массив системасы. InP негизиндеги оптикалык өчүргүч жогорку ылдамдыктагы оптикалык жолду которуштурууну ишке ашыра алат, бирок ал чоң ызы-чууну киргизет, айрыкча көп деңгээлдүү оптикалык өчүргүч каскаддуу болгондо, ызы-чуу коэффициенти олуттуу түрдө начарлайт. Кремний, SiO2 жана кремний нитридинин материалдары оптикалык жолду термо-оптикалык эффект же алып жүрүүчү дисперсиялык эффект аркылуу гана алмаштыра алат, бул энергияны көп керектөөнүн жана жай которуу ылдамдыгынын кемчиликтерине ээ. Фазалуу массивдин массивинин өлчөмү чоң болгондо, ал электр энергиясын керектөө талаптарына жооп бере албайт.
Оптикалык күчөтүү жагынанжарым өткөргүчтүү оптикалык күчөткүч (SOA) InP негизинде коммерциялык колдонуу үчүн бышып жетилген, бирок ал микротолкундуу фотондорду колдонууга ыңгайсыз болгон жогорку ызы-чуу коэффициентинин жана аз каныккан чыгуу кубаттуулугунун кемчиликтерине ээ. Мезгил-мезгили менен активдештирүү жана инверсияга негизделген жука пленкалуу литий ниобат толкун өткөргүчүнүн параметрдик күчөтүү процесси аз ызы-чуу жана жогорку кубаттуулуктагы чиптеги оптикалык күчөтүүгө жетише алат, ал чиптеги оптикалык күчөтүү үчүн интеграцияланган микротолкундуу фотон технологиясынын талаптарына жакшы жооп бере алат.
Жарыкты аныктоо жагынан алганда, ичке пленка литий ниобаты 1550 нм тилкесинде жарыкка жакшы өткөрүүчү өзгөчөлүктөргө ээ. Фотоэлектрдик конверсиянын функциясын ишке ашыруу мүмкүн эмес, ошондуктан микротолкундуу фотондук колдонмолор үчүн чиптеги фотоэлектрдик конверсиянын муктаждыктарын канааттандыруу үчүн. InGaAs же Ge-Si аныктоо бирдиктерин LNOI негизиндеги фотоникалык интегралдык чиптерге кайра жүктөө менен ширетүү же эпитаксиалдык өсүш аркылуу киргизүү керек. Оптикалык була менен туташтыруу жагынан, оптикалык була SiO2 материалы болгондуктан, SiO2 толкун өткөргүчүнүн режим талаасы оптикалык буланын режим талаасы менен эң жогорку дал келген даражага ээ жана туташтыруу эң ыңгайлуу. Жука пленкадагы литий ниобаттын катуу чектелген толкун өткөргүчүнүн режим талаасынын диаметри болжол менен 1μm, бул оптикалык була режиминин талаасынан бир топ айырмаланат, ошондуктан оптикалык була режиминин талаасына дал келүү үчүн туура режимдин так трансформациясын жүргүзүү керек.
Интеграция боюнча, ар кандай материалдардын жогорку интеграциялык потенциалга ээ болушу негизинен толкун өткөргүчтүн ийилүүчү радиусуна (толкун өткөргүч режиминин талаасынын чектөөсүнөн таасир этет) көз каранды. Катуу чектелген толкун өткөргүч кичирээк ийилүүчү радиуска мүмкүндүк берет, бул жогорку интеграцияны ишке ашырууга көбүрөөк шарт түзөт. Ошондуктан, жука пленка литий ниобат толкун өткөргүчтөрү жогорку интеграцияга жетүү мүмкүнчүлүгүнө ээ. Демек, ичке пленка литий ниобаттын пайда болушу литий ниобаттык материалдын чындап эле оптикалык "кремний" ролун ойноого мүмкүндүк берет. Микротолкундуу фотондорду колдонуу үчүн жука пленкадагы литий ниобаттын артыкчылыктары айкыныраак.
Посттун убактысы: 23-апрель-2024