Daha yüksək inteqrasiya olunmuş nazik film litium niobat elektro-optik modulator

Yüksək xəttilikelektro-optik modulyatorvə mikrodalğalı foton tətbiqi
Rabitə sistemlərinin artan tələbləri ilə, siqnalların ötürülmə səmərəliliyini daha da yaxşılaşdırmaq üçün insanlar tamamlayıcı üstünlüklərə nail olmaq üçün fotonları və elektronları birləşdirəcək və mikrodalğalı fotoniklər doğulacaqdır. Elektro-optik modulyator elektrik enerjisini işığa çevirmək üçün lazımdırmikrodalğalı fotonik sistemlər, və bu əsas addım adətən bütün sistemin işini müəyyən edir. Radiotezlik siqnalının optik sahəyə çevrilməsi analoq siqnal prosesi və adi olduğundanelektro-optik modulyatorlarxas qeyri-xətti var, çevrilmə prosesində ciddi siqnal təhrifi var. Təxmini xətti modulyasiyaya nail olmaq üçün modulyatorun işləmə nöqtəsi adətən ortoqonal əyilmə nöqtəsində sabitlənir, lakin o, modulatorun xətti üçün mikrodalğalı foton əlaqəsinin tələblərinə cavab verə bilməz. Təcili olaraq yüksək xətti olan elektro-optik modulyatorlar tələb olunur.

Silikon materialların yüksək sürətli qırılma indeksinin modulyasiyası adətən sərbəst daşıyıcı plazma dispersiyası (FCD) effekti ilə əldə edilir. Həm FCD effekti, həm də PN qovşağı modulyasiyası qeyri-xəttidir, bu da silisium modulatorunu litium niobat modulatorundan daha az xətti edir. Litium niobat materialları əladırelektro-optik modulyasiyaPucker effektinə görə xassələri. Eyni zamanda, litium niobat materialı böyük bant genişliyi, yaxşı modulyasiya xüsusiyyətləri, aşağı itki, asan inteqrasiya və yarımkeçirici proseslə uyğunluq, silikonla müqayisədə yüksək performanslı elektro-optik modulyator etmək üçün nazik film litium niobatın istifadəsi üstünlüklərinə malikdir. demək olar ki, "qısa boşqab" yoxdur, həm də yüksək xəttiliyə nail olmaq üçün. İzolyator üzərində nazik təbəqəli litium niobat (LNOI) elektro-optik modulator perspektivli inkişaf istiqamətinə çevrildi. İncə film litium niobat materialının hazırlanması texnologiyası və dalğa kılavuzu aşındırma texnologiyasının inkişafı ilə nazik film litium niobat elektro-optik modulyatorunun yüksək konversiya səmərəliliyi və daha yüksək inteqrasiyası beynəlxalq akademiya və sənaye sahəsinə çevrildi.

Litium niobatın nazik təbəqəsinin xüsusiyyətləri
ABŞ-da DAP AR planlaması litium niobat materiallarının aşağıdakı qiymətləndirilməsini həyata keçirdi: əgər elektron inqilabın mərkəzi bunu mümkün edən silikon materialın adı ilə adlandırılıbsa, o zaman fotonik inqilabının doğulduğu yer çox güman ki, litium niobatın adı ilə adlandırılacaq. . Bunun səbəbi, litium niobatın optika sahəsindəki silikon materialları kimi elektro-optik effekti, akusto-optik effekti, piezoelektrik effekti, termoelektrik effekti və fotorefraksiya effektini birləşdirir.

Optik ötürmə xüsusiyyətləri baxımından, InP materialı tez-tez istifadə olunan 1550nm diapazonunda işığın udulması səbəbindən çipdə ən böyük ötürmə itkisinə malikdir. SiO2 və silisium nitridi ən yaxşı ötürmə xüsusiyyətlərinə malikdir və itki ~ 0,01dB/sm səviyyəsinə çata bilər; Hal-hazırda, nazik filmli litium niobat dalğa ötürücüsünün dalğa ötürücü itkisi 0.03dB / sm səviyyəsinə çata bilər və nazik film litium niobat dalğa ötürücüsünün itkisi, texnoloji səviyyənin davamlı təkmilləşdirilməsi ilə daha da azaldılmaq potensialına malikdir. gələcək. Buna görə, nazik film litium niobat materialı fotosintetik yol, şunt və mikroring 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 arxa yükləmə qaynağı və ya epitaksial böyümə yolu ilə LNOI əsaslı fotonik inteqrasiya edilmiş çipdə InP əsaslı işıq mənbəyini təqdim etmək lazımdır. İşıq modulyasiyası baxımından yuxarıda vurğulanmışdır ki, nazik film litium niobat materialı InP və Si ilə müqayisədə daha böyük modulyasiya bant genişliyinə, daha aşağı yarım dalğa gərginliyinə və daha az ötürmə itkisinə nail olmaq üçün daha asandır. Bundan əlavə, nazik film litium niobat materiallarının elektro-optik modulyasiyasının yüksək xətti 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 kommutasiyasına qadir edir və belə yüksək sürətli keçidin enerji istehlakı da çox aşağıdır. İnteqrasiya edilmiş mikrodalğalı foton texnologiyasının tipik tətbiqi üçün, optik olaraq idarə olunan şüa formalaşdıran çip sürətli şüa tarama ehtiyaclarını ödəmək üçün yüksək sürətli keçid qabiliyyətinə malikdir və ultra aşağı enerji istehlakının xüsusiyyətləri böyük ölçülərin ciddi tələblərinə yaxşı uyğunlaşdırılmışdır. -miqyaslı mərhələli massiv sistemi. Baxmayaraq ki, InP əsaslı optik keçid yüksək sürətli optik keçid keçidini də həyata keçirə bilsə də, o, böyük səs-küy yaradacaq, xüsusən də çoxsəviyyəli optik açar kaskadlı olduqda, səs-küy əmsalı ciddi şəkildə pisləşəcək. Silikon, SiO2 və silikon nitrid materialları yalnız yüksək enerji istehlakı və yavaş keçid sürətinin mənfi cəhətləri olan termo-optik effekt və ya daşıyıcı dispersiya effekti vasitəsilə optik yolları dəyişə bilər. Fazalı massivin massiv ölçüsü böyük olduqda, enerji istehlakının tələblərinə cavab verə bilməz.

Optik gücləndirmə baxımındanyarımkeçirici optik gücləndirici (SOA) InP-yə əsaslanan kommersiya istifadəsi üçün yetkin olmuşdur, lakin o, mikrodalğalı fotonların tətbiqi üçün əlverişli olmayan yüksək səs-küy əmsalı və aşağı doyma çıxış gücü kimi mənfi cəhətlərə malikdir. Dövri aktivləşdirmə və inversiyaya əsaslanan nazik təbəqəli litium niobat dalğa qurğusunun parametrik gücləndirmə prosesi aşağı səs-küyə və yüksək güclü çipdə optik gücləndirməyə nail ola bilər ki, bu da çipdə optik gücləndirmə üçün inteqrasiya olunmuş mikrodalğalı foton texnologiyasının tələblərinə yaxşı cavab verə bilər.

İşığın aşkarlanması baxımından nazik təbəqəli litium niobat 1550 nm diapazonunda işığa yaxşı ötürmə xüsusiyyətlərinə malikdir. Fotoelektrik çevrilmə funksiyası həyata keçirilə bilməz, buna görə mikrodalğalı foton tətbiqləri üçün çipdə fotoelektrik çevrilmə ehtiyaclarını ödəmək üçün. InGaAs və ya Ge-Si aşkarlama qurğuları LNOI əsaslı fotonik inteqrasiya edilmiş çiplərdə qaynaq və ya epitaksial böyümə ilə geri yüklənərək tətbiq edilməlidir. Optik lif ilə birləşmə baxımından, optik lifin özü SiO2 materialı olduğundan, SiO2 dalğa kılavuzunun rejim sahəsi optik lifin rejim sahəsi ilə ən yüksək uyğunluq dərəcəsinə malikdir və birləşmə ən əlverişlidir. Nazik film litium niobatın güclü məhdudlaşdırılmış dalğa ötürücüsünün rejim sahəsinin diametri təxminən 1μm-dir, bu, optik lifin rejim sahəsindən tamamilə fərqlidir, buna görə də optik lifin rejim sahəsinə uyğunlaşmaq üçün düzgün rejim nöqtəsi çevrilməsi aparılmalıdır.

İnteqrasiya baxımından müxtəlif materialların yüksək inteqrasiya potensialına malik olub-olmaması əsasən dalğa ötürücüsünün əyilmə radiusundan asılıdır (dalğa qurğusu rejimi sahəsinin məhdudlaşdırılmasından təsirlənir). Güclü məhdudlaşdırılmış dalğa bələdçisi daha kiçik əyilmə radiusuna imkan verir ki, bu da yüksək inteqrasiyanın həyata keçirilməsi üçün daha əlverişlidir. Buna görə də, nazik təbəqəli litium niobat dalğa qurğuları yüksək inteqrasiyaya nail olmaq potensialına malikdir. Buna görə, 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 aydındır.