İnteqrasiya edilmiş mikrodalğalı foton texnologiyasında incə film litium niobate üstünlükləri və əhəmiyyəti
Mikrodalğalı fotonexnikaƏnənəvi mikrodalğalı sistemin texniki böhtəşəm sistemini pozmaq və radar, elektron müharibə, rabitə və ölçmə və nəzarət və nəzarət kimi hərbi elektron informasiya avadanlıqlarının potensialına sahib olan böyük iş bant genişliyi, güclü paralel emal qabiliyyəti və aşağı ötürmə qabiliyyətinin üstünlüklərinə malikdir. Bununla birlikdə, diskret cihazlara əsaslanan mikrodalğalı foton sistemi, geniş həcm, ağır çəki və zəiflik, kosmosda soba photon texnologiyasının tətbiqini ciddi şəkildə məhdudlaşdıran bəzi problemlərə malikdir. Buna görə, inteqrasiya olunmuş mikrodalğalı fotonexnika, mikrodalğalı fotonun hərbi elektron məlumat sistemində tətbiqini pozmaq və mikrodalğalı foton texnologiyasının üstünlüklərinə tam oyun vermək üçün vacib bir dəstəyə çevrilir.
Hazırda SI əsaslı fotonik inteqrasiya texnologiyası və inp əsaslı fotonik inteqrasiya texnologiyası optik rabitə sahəsində inkişafdan sonra daha çox yetkinləşdi və bazara bir çox məhsul qoyuldu. Bununla birlikdə, bu iki növ foton inteqrasiya texnologiyalarının tətbiqi üçün bəzi problemlər var: məsələn, SI modulyator və inp modulyatorunun qeyri-xətti elektro-optik əmsalı, mikrodalğalı fotonexnika texnologiyası tərəfindən həyata keçirilən yüksək xətti və böyük dinamik xüsusiyyətlərə ziddir; Məsələn, termal-optik effekti, piezoelektrik effekti və ya daşıyıcı enjeksiyon diseksiya effekti, sürətlə işləmə sürəti və istilik istehlakı və böyük serialın sobası sobası ilə əlaqəli sxemi və istilik istehlakı ilə əlaqəli olan silikon optik açarı.
Litium niobate həmişə yüksək sürətlə ilk seçim olmuşdurelektro-optik modulyasiyaəla xətti elektro-optik effekti səbəbindən materiallar. Ancaq ənənəvi litium niobateelektro-optik modulyatorKütləvi Litium Niobate Kristal materialından hazırlanmışdır və cihaz ölçüsü çox böyükdür, bu da inteqrasiya edilmiş mikrodalğalı soba fotonexnologiyasının ehtiyaclarına cavab verə bilməz. Litium NiObate materiallarını necə birləşdirmək olar? 2018-ci ildə ABŞ-da Harvard Universitetindən olan bir araşdırma qrupu, Təbiətdəki İncə Film Lithium Niobate'in İncə Film Lithium Niobate'ə əsaslanan fotonik inteqrasiya texnologiyasına məlumat verdi, çünki texnologiya, elektro-optik effektin böyük dərəcədə üstünlükləri və elekto-optik təsirin yüksək xətti, bu, fotonik inteqrasiya və mikrodalğalı fotolar sahəsində akademik və sənaye diqqətinə səbəb oldu. Mikrodalğalı foton tətbiqi perspektivindən bu kağız, mikrodalğalı foton texnologiyasının inkişafı ilə əlaqəli Film Litium Niobate əsasında foton inteqrasiya texnologiyasının təsirini və əhəmiyyətini nəzərdən keçirir.
İncə film litium niobate materialı və nazik filmlitium niobate modulyatoru
Son iki ildə litium Niobate materialı ortaya çıxdı, yəni litium Niobate filmi, "ion dilimləmə" üsulu ilə kütləvi litium Niobate Crystal-dan aşırı və bu kağızda nazik film litium niobate materialı olan Lnoi (Linbo3-Insulator) materialı [5] təşkil etmək üçün SILIPUPE Bufer qatını təşkil edir. 100-dən çox nanometr yüksəkliyi olan Ridge WaveGuides, incə film litium niobate materiallarında optimallaşdırılmış quru option emal prosesi ilə yaranan dalğaların effektiv refraktiv indeksi 0.8-də (ənənəvi litium niobgate dalğa dalğalarının refraktiv indeks fərqindən 0.02), mikrodalğalı soba ilə işığın sahəsinə uyğunlaşmağı asanlaşdırır modulyatoru dizayn edərkən sahə. Beləliklə, daha qısa bir uzunluğunda daha aşağı yarı dalğa gərginlik və daha böyük modulyasiya bant genişliyinə nail olmaq faydalıdır.
Aşağı zərər Litium Niobate Subpicnron Waveguide ənənəvi litium Niobate elektro-optik modulyatorunun yüksək sürücülük gərginliyinin brotleneckini pozur. Elektrod boşluğu ~ 5 mkm-ə endirilə bilər və elektrik sahəsi və optik rejim sahəsi arasındakı üst-üstə düşən üst-üstə düşür və 20-dən çox Vm-dən çox olan 20-dən çox v əqribədən ibarətdir. Buna görə eyni yarı dalğa gərginliyi altında, cihazın uzunluğu ənənəvi modulyatorla müqayisədə çox azaldıla bilər. Eyni zamanda, bu rəqəmdə göstərildiyi kimi, səyahət dalğası elektrodunun eni, qalınlığı və interve parametrlərini, modulyatoru 100 GHz-dən çox olan ultra yüksək modulyasiya bant genişliyinin qabiliyyətinə sahib ola bilər.
Şəkil.1 (a) hesablanmış rejimi paylanması və (b) ln dalğaguidinin kəsişməsinin görüntüsü
Şəkil.2 (a) dalğaguide və elektrod quruluşu və (b) ln modulyatorunun coreplate
Ənənəvi litium niobate ticari modulatorları, silikon əsaslı modulatorlar və Inp) modulatorları və digər mövcud yüksək sürətli elektro-optik modulatorları olan incə film litium niobate modulyatorlarının müqayisəsi, müqayisənin əsas parametrləri daxildir:
(1) yarı dalğa volt uzunluqlu məhsul (vπ · l, v · sm), modulyatorun modulyator səmərəliliyini ölçən, dəyəri daha kiçik olan, modulyasiya səmərəliliyi nə qədər yüksəkdir;
(2) Modulyatorun yüksək tezlikli modulyasiyaya cavabını ölçən 3 db modulyasiya bant genişliyi (GHz);
(3) modulyasiya bölgəsində optik yerləşdirmə itkisi (DB). Masadan görünə bilər ki, incə film litium niobate modulyatoru modulyasiya bant genişliyi, yarı dalğa gərginliyi, optik interpolasiya itkisi və s.
İnteqrasiya edilmiş optoelektronikanın təməl daşı, bu günə qədər inkişaf etmişdir, proses yetkindir, onun miniatürləşməsi aktiv / passiv cihazların genişmiqyaslı inteqrasiyasına əlverişlidir və optik rabitə sahəsində geniş və dərin öyrənilmişdir. Silikonun elektro-optik modulyasiya mexanizmi əsasən daşıyıcı, daşıyıcı injektor və daşıyıcı yığımdır. Onların arasında, modulyatorun bant genişliyi xətti dərəcəsi daşıyıcısının tükənmə mexanizmi ilə optimaldır, çünki optik sahə paylanması, tüpürmə bölgəsinin qeyri-bərabərliyi ilə üst-üstə düşür, bu effekt, optik modulyasiya amplitüdünün və siqnal təhrifinin azalmasına səbəb olan işığın udma effekti ilə birləşdirilmiş ikinci dərəcəli birləşmə təhrifini təqdim edəcəkdir.
INP modulyatoru görkəmli elektro-optik effektlərə malikdir və çox qatlı kvant quyu quruluşu, ultra yüksək dərəcəli və sürücülük gərginlik modulatorlarını 0.156V-ə qədər 0.156v · mm ilə həyata keçirə bilər. Bununla birlikdə, elektrik sahəsi olan refraktiv indeksin dəyişməsi xətti və qeyri-xətti şərtlər daxildir və elektrik sahəsinin intensivliyinin artması ikinci dərəcəli effektin görkəmli olmasını təmin edəcəkdir. Buna görə, silikon və inp elektro-optik modulatorları işlədikdə PN qovşağını meydana gətirmək üçün qərəz tətbiq etməlidirlər və PN Junction işığa udma itkisi gətirəcək. Bununla birlikdə, bu ikisinin modulator ölçüsü kiçikdir, ticari inp modulyatoru ölçüsü LN modulyatorunun 1/4 hissəsidir. Yüksək modulyasiya səmərəliliyi, yüksək sıxlıq və qısa məsafə üçün uyğun rəqəmsal optik ötürmə şəbəkələri kimi məlumat mərkəzləri. Litium Niobate'nin elektro-optik effekti, uzun məsafəli ardıcıllıqla uyğun olan yüngül udma mexanizmi və aşağı itki yoxduroptik rabitəböyük tutumlu və yüksək dərəcəsi ilə. Mikrodalğalı foton tətbiqində, SI və INP-nin elektro-optik əmsalları, yüksək xətti və böyük dinamikanı təqib edən mikrodalğalı foton sistemi üçün uyğun olmayan qeyri-xəttidir. Litium NiObate materialı tamamilə xətti elektro-optik modulyasiya əmsalı səbəbindən mikrodalğalı foton tətbiqi üçün çox uyğundur.
Time vaxt: Apr-22-2024