Struktur və Fəaliyyətinə Girişİncə Film Litium Niobate Elektro optik Modulyator
An elektro-optik modulyatornazik təbəqəli litium niobatın müxtəlif strukturlarına, dalğa uzunluqlarına və platformalarına əsaslanaraq və müxtəlif növlərin hərtərəfli performans müqayisəsinə əsaslanaraqEOM modulyatorları, eləcə də tədqiqat və tətbiqin təhlilinazik təbəqəli litium niobat modulyatorlarıdigər sahələrdə.
1. Rezonanssız boşluqlu nazik təbəqəli litium niobat modulyatoru
Bu tip modulyator litium niobat kristalının əla elektro-optik təsirinə əsaslanır və yüksək sürətli və uzun məsafəli optik rabitəyə nail olmaq üçün əsas cihazdır. Üç əsas struktur mövcuddur:
1.1 Səyahət dalğası elektrodu MZI modulyatoru: Bu, ən tipik dizayndır. Harvard Universitetindəki Lon č ar tədqiqat qrupu ilk dəfə 2018-ci ildə yüksək performanslı bir versiyaya nail oldu. Sonrakı təkmilləşdirmələrə kvars substratlarına əsaslanan tutumlu yükləmə (yüksək bant genişliyi, lakin silikon əsaslı ilə uyğunsuz) və substratın boşaldılmasına əsaslanan silikon əsaslı uyğunluq daxil olmaqla, yüksək bant genişliyinə (>67 GHz) və yüksək sürətli siqnal (məsələn, 112 Gbit/s PAM4) ötürülməsinə nail olmaq daxildir.
1.2 Qatlanan MZI modulyatoru: Cihazın ölçüsünü qısaltmaq və QSFP-DD kimi kompakt modullara uyğunlaşmaq üçün cihazın uzunluğunu yarıya endirmək və 60 GHz bant genişliyinə nail olmaq üçün polyarizasiya müalicəsi, çarpaz dalğaötürücü və ya tərs mikrostruktur elektrodlarından istifadə olunur.
1.3 Tək/İkili Polyarizasiya Koherent Ortoqonal (IQ) Modulyatoru: Ötürmə sürətini artırmaq üçün yüksək dərəcəli modulyasiya formatından istifadə edir. Sun Yat sen Universitetindəki Cai tədqiqat qrupu 2020-ci ildə ilk çip üzərində tək polyarizasiyalı IQ modulyatoruna nail oldu. Gələcəkdə hazırlanmış ikili polyarizasiyalı IQ modulyatoru daha yaxşı performansa malikdir və kvars substratına əsaslanan versiya 1,96 Tbit/s tək dalğa uzunluğunda ötürmə sürəti rekordu qırdı.
2. Rezonans boşluğu tipli nazik təbəqəli litium niobat modulyatoru
Ultra kiçik və böyük bant genişliyi modulyatorlarına nail olmaq üçün müxtəlif rezonans boşluq strukturları mövcuddur:
2.1 Fotonik kristal (PC) və mikro halqa modulyatoru: Linin Roçester Universitetindəki tədqiqat qrupu ilk yüksək performanslı fotonik kristal modulyatorunu hazırlamışdır. Bundan əlavə, bir neçə GHz bant genişliyinə nail olmaq üçün silikon litium niobatın heterojen inteqrasiyasına və homogen inteqrasiyasına əsaslanan mikro halqa modulyatorları da təklif edilmişdir.
2.2Bragg qəfəsli rezonans boşluq modulyatoru: Fabry Perot (FP) boşluğu, dalğaötürən Bragg qəfəsi (WBG) və yavaş işıq (SL) modulyatoru daxildir. Bu strukturlar ölçü, proses tolerantlıqları və performansı balanslaşdırmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur, məsələn, 2 × 2 FP rezonans boşluq modulyatoru 110 GHz-dən çox ultra böyük bant genişliyinə nail olur. Qoşulmuş Bragg qəfəsinə əsaslanan yavaş işıq modulyatoru işçi bant genişliyi diapazonunu genişləndirir.
3. Heterogen inteqrasiya olunmuş nazik təbəqəli litium niobat modulyatoru
Silikon əsaslı platformalarda CMOS texnologiyasının uyğunluğunu litium niobatın əla modulyasiya performansı ilə birləşdirmək üçün üç əsas inteqrasiya metodu mövcuddur:
3.1 Bağlantı tipli heterojen inteqrasiya: Benzosiklobuten (BCB) və ya silisium dioksid ilə birbaşa birləşmə yolu ilə nazik təbəqəli litium niobatı silisium və ya silisium nitrid platformasına köçürülür və lövhə səviyyəsinə, yüksək temperatur sabit inteqrasiyasına nail olur. Modulyator yüksək bant genişliyi (>70 GHz, hətta 110 GHz-dən çox) və yüksək sürətli siqnal ötürmə qabiliyyəti nümayiş etdirir.
3.2 Dalğaötürücü materialının çökdürülməsi heterojen inteqrasiya: yük dalğaötürücüsü kimi nazik təbəqəli litium niobatın üzərinə silikon və ya silikon nitridin çökdürülməsi də səmərəli elektro-optik modulyasiyaya nail olmağa imkan verir.
3.3 Mikroköçürmə çapı (μTP) heterojen inteqrasiya: Bu, böyük miqyaslı istehsal üçün istifadə edilməsi gözlənilən bir texnologiyadır və mürəkkəb sonrakı emaldan qaçınaraq yüksək dəqiqlikli avadanlıqlar vasitəsilə əvvəlcədən hazırlanmış funksional cihazları hədəf çiplərə ötürür. Silisium nitrid və silisium əsaslı platformalarda uğurla tətbiq olunaraq onlarla GHz bant genişliyinə nail olunmuşdur.
Xülasə, bu məqalədə yüksək performanslı və geniş bant genişliyində rezonanssız boşluq strukturlarının axtarışından tutmuş miniatürləşdirilmiş rezonans boşluq strukturlarının araşdırılmasına və yetkin silikon əsaslı fotonik platformalarla inteqrasiyaya qədər nazik təbəqəli litium niobat platformalarına əsaslanan elektro-optik modulyatorların texnoloji yol xəritəsi sistematik şəkildə təsvir edilmişdir. Bu, nazik təbəqəli litium niobat modulyatorlarının ənənəvi modulyatorların performans darboğazını aşmaqda və yüksək sürətli optik rabitəyə nail olmaqda böyük potensialını və davamlı irəliləyişini nümayiş etdirir.
Yazı vaxtı: 31 Mart 2026