Yüksək xəttilikelektro-optik modulyatorvə mikrodalğalı foton tətbiqi
Rabitə sistemlərinin artan tələbləri ilə siqnalların ötürmə səmərəliliyini daha da artırmaq üçün insanlar tamamlayıcı üstünlüklər əldə etmək üçün fotonları və elektronları birləşdirəcək və mikrodalğalı fotonika yaranacaq. Elektro-optik modulyator elektrik enerjisini işığa çevirmək üçün lazımdır.mikrodalğalı fotonik sistemlər, və bu əsas addım adətən bütün sistemin işini müəyyən edir. Radiotezlik siqnalının optik domenə çevrilməsi analoq siqnal prosesi olduğundan və adielektro-optik modulyatorlarqeyri-xəttiliyə malik olduqda, çevrilmə prosesində ciddi siqnal təhrifləri mövcuddur. Təxmini xətti modulyasiyaya nail olmaq üçün modulyatorun işləmə nöqtəsi adətən ortoqonal qərəz nöqtəsində sabitlənir, lakin yenə də modulyatorun xəttiliyi üçün mikrodalğalı foton bağlantısının tələblərinə cavab verə bilmir. Yüksək xəttiliyə malik elektro-optik modulyatorlara təcili ehtiyac var.
Silisium materiallarının yüksək sürətli refraktiv indeks modulyasiyası adətən sərbəst daşıyıcı plazma dispersiyası (FCD) effekti ilə əldə edilir. Həm FCD effekti, həm də PN qovşağı modulyasiyası qeyri-xəttidir, bu da silisium modulyatorunu litium niobat modulyatorundan daha az xətti edir. Litium niobat materialları əla nəticələr göstərir.elektro-optik modulyasiyaXüsusiyyətləri onların Packer effekti sayəsindədir. Eyni zamanda, litium niobat materialı geniş bant genişliyi, yaxşı modulyasiya xüsusiyyətləri, aşağı itki, asan inteqrasiya və yarımkeçirici proseslə uyğunluq, yüksək performanslı elektro-optik modulyator hazırlamaq üçün nazik təbəqəli litium niobatından istifadə kimi üstünlüklərə malikdir, silikonla müqayisədə demək olar ki, "qısa lövhə" yoxdur, həm də yüksək xəttilik əldə etmək üçün. İzolyator üzərində nazik təbəqəli litium niobatı (LNOI) elektro-optik modulyatoru perspektivli bir inkişaf istiqamətinə çevrilmişdir. Nazik təbəqəli litium niobat materialının hazırlanması texnologiyası və dalğa bələdçisi aşındırma texnologiyasının inkişafı ilə nazik təbəqəli litium niobat elektro-optik modulyatorunun yüksək konversiya səmərəliliyi və daha yüksək inteqrasiyası beynəlxalq akademiya və sənaye sahəsinə çevrilmişdir.
Nazik təbəqəli litium niobatın xüsusiyyətləri
ABŞ-da DAP AR planlaşdırması litium niobat materiallarının aşağıdakı qiymətləndirilməsini aparıb: əgər elektron inqilabının mərkəzi onu mümkün edən silikon materialının adını daşıyırsa, fotonika inqilabının doğulduğu yerin litium niobatının adını daşıması ehtimalı var. Çünki litium niobatı optika sahəsindəki silikon materialları kimi elektro-optik effekti, akusto-optik effekti, pyezoelektrik effekti, termoelektrik effekti və fotorefraktiv effekti birləşdirir.
Optik ötürmə xüsusiyyətləri baxımından, InP materialı, geniş istifadə olunan 1550nm diapazonda işığın udulması səbəbindən çip üzərində ən böyük ötürmə itkisinə malikdir. SiO2 və silikon nitrid ən yaxşı ötürmə xüsusiyyətlərinə malikdir və itki ~ 0,01dB/cm2 səviyyəsinə çata bilər; Hazırda nazik təbəqəli litium niobat dalğa ötürücüsünün dalğa ötürücü itkisi 0,03dB/cm2 səviyyəsinə çata bilər və nazik təbəqəli litium niobat dalğa ötürücüsünün itkisi gələcəkdə texnoloji səviyyənin davamlı yaxşılaşması ilə daha da azaldılma potensialına malikdir. Buna görə də, nazik təbəqəli litium niobat materialı fotosintetik yol, şunt və mikrohalqa kimi passiv işıq strukturları üçün yaxşı performans göstərəcəkdir.
İşıq generasiyası baxımından yalnız InP birbaşa işıq yaymaq qabiliyyətinə malikdir; Buna görə də, mikrodalğalı fotonların tətbiqi üçün LNOI əsaslı fotonik inteqrasiya olunmuş çip üzərində InP əsaslı işıq mənbəyini geri yükləmə qaynağı və ya epitaksial böyümə yolu ilə tətbiq etmək lazımdır. İşıq modulyasiyası baxımından yuxarıda vurğulanmışdır ki, nazik təbəqəli litium niobat materialı InP və Si-yə nisbətən daha böyük modulyasiya bant genişliyinə, daha aşağı yarımdalğa gərginliyinə və daha aşağı ötürmə itkisinə nail olmaq üçün daha asandır. Bundan əlavə, nazik təbəqəli litium niobat materiallarının elektro-optik modulyasiyasının yüksək xəttiliyi bütün mikrodalğalı foton tətbiqləri üçün vacibdir.
Optik marşrutlaşdırma baxımından, nazik təbəqəli litium niobat materialının yüksək sürətli elektro-optik reaksiyası LNOI əsaslı optik açarı yüksək sürətli optik marşrutlaşdırma keçidinə qadir edir və bu cür yüksək sürətli keçidin enerji istehlakı da çox aşağıdır. İnteqrasiya olunmuş mikrodalğalı foton texnologiyasının tipik tətbiqi üçün optik idarə olunan şüa əmələ gətirmə çipi sürətli şüa skanlama ehtiyaclarını ödəmək üçün yüksək sürətli keçid qabiliyyətinə malikdir və ultra aşağı enerji istehlakının xüsusiyyətləri genişmiqyaslı fazalı massiv sisteminin ciddi tələblərinə yaxşı uyğunlaşdırılmışdır. InP əsaslı optik açar həmçinin yüksək sürətli optik yol keçidini həyata keçirə bilsə də, xüsusilə çoxsəviyyəli optik açar kaskad edildikdə böyük səs-küy yaradacaq, səs-küy əmsalı ciddi şəkildə pisləşəcək. Silisium, SiO2 və silisium nitrid materialları optik yolları yalnız termo-optik effekt və ya daşıyıcı dispersiya effekti vasitəsilə dəyişə bilər ki, bu da yüksək enerji istehlakı və yavaş keçid sürəti kimi mənfi cəhətlərə malikdir. Fazalı massivin massiv ölçüsü böyük olduqda, enerji istehlakı tələblərinə cavab verə bilməz.
Optik gücləndirmə baxımından,yarımkeçirici optik gücləndirici (SOA) InP-yə əsaslanan kommersiya məqsədli istifadə üçün yetkinləşmişdir, lakin yüksək səs-küy əmsalı və aşağı doyma çıxış gücü kimi çatışmazlıqlara malikdir ki, bu da mikrodalğalı fotonların tətbiqinə əlverişli deyil. Dövri aktivləşdirmə və inversiyaya əsaslanan nazik təbəqəli litium niobat dalğa ötürücüsünün parametrik gücləndirmə prosesi aşağı səs-küyə və yüksək güclü çip optik gücləndirməyə nail ola bilər ki, bu da çip optik gücləndirmə üçün inteqrasiya olunmuş mikrodalğalı foton texnologiyasının tələblərinə yaxşı cavab verə bilər.
İşıq aşkarlanması baxımından, nazik təbəqəli litium niobatı 1550 nm diapazonda işığa yaxşı ötürmə xüsusiyyətlərinə malikdir. Fotoelektrik çevrilmə funksiyası həyata keçirilə bilməz, buna görə də mikrodalğalı foton tətbiqləri üçün çipdə fotoelektrik çevrilmə ehtiyaclarını ödəmək üçün LNOI əsaslı fotonik inteqrasiya olunmuş çiplərə geri yükləmə qaynağı və ya epitaksial böyümə yolu ilə InGaAs və ya Ge-Si aşkarlama vahidləri tətbiq edilməlidir. Optik liflə birləşmə baxımından, optik lifin özü SiO2 materialı olduğundan, SiO2 dalğaötürücüsünün rejim sahəsi optik lifin rejim sahəsi ilə ən yüksək uyğunluq dərəcəsinə malikdir və birləşmə ən əlverişlidir. Nazik təbəqəli litium niobatın güclü məhdudlaşdırılmış dalğaötürücüsünün rejim sahəsinin diametri təxminən 1μm-dir ki, bu da optik lifin rejim sahəsindən olduqca fərqlidir, buna görə də optik lifin rejim sahəsinə uyğunlaşmaq üçün düzgün rejim nöqtəsi transformasiyası aparılmalıdır.
İnteqrasiya baxımından, müxtəlif materialların yüksək inteqrasiya potensialına malik olub-olmaması əsasən dalğaötürənin əyilmə radiusundan asılıdır (dalğaötürən rejimi sahəsinin məhdudiyyətindən təsirlənir). Güclü məhdudlaşdırılmış dalğaötürən daha kiçik əyilmə radiusuna imkan verir ki, bu da yüksək inteqrasiyanın reallaşmasına daha əlverişlidir. Buna görə də, nazik təbəqəli litium niobat dalğaötürənləri yüksək inteqrasiyaya nail olmaq potensialına malikdir. Buna görə də, nazik təbəqəli litium niobatın görünüşü litium niobat materialının həqiqətən optik "silikon" rolunu oynamasına imkan verir. Mikrodalğalı fotonların tətbiqi üçün nazik təbəqəli litium niobatın üstünlükləri daha göz qabağındadır.
Yazı vaxtı: 23 aprel 2024