Жоғары өнімді электрооптикалық модулятор:жұқа пленкалы литий ниобаты модуляторы
Электроптикалық модулятор (EOM модуляторы) - байланыс құрылғыларындағы жоғары жылдамдықты электрондық сигналдарды оптикалық сигналдарға түрлендіре алатын белгілі бір электрооптикалық кристалдардың электрооптикалық әсерін пайдаланып жасалған модулятор. Электроптикалық кристалл қолданбалы электр өрісіне ұшыраған кезде, электрооптикалық кристалдың сыну көрсеткіші өзгереді, ал кристалдың оптикалық толқындық сипаттамалары да сәйкесінше өзгереді, осылайша оптикалық сигналдың амплитудасының, фазасының және поляризация күйінің модуляциясын жүзеге асырады және байланыс құрылғысындағы жоғары жылдамдықты электрондық сигналды модуляция арқылы оптикалық сигналға айналдырады.
Қазіргі уақытта үш негізгі түрі барэлектрооптикалық модуляторларнарықта: кремний негізіндегі модуляторлар, индий фосфид модуляторлары және жұқа пленкаларлитий ниобаты модуляторыОлардың ішінде кремнийдің тікелей электрооптикалық коэффициенті жоқ, өнімділігі жалпылама, тек қысқа қашықтықтағы деректерді беру қабылдағыш-таратқыш модулінің модуляторын өндіруге жарамды, индий фосфиді орташа-ұзақ қашықтықтағы оптикалық байланыс желісінің қабылдағыш модуліне жарамды болса да, интеграция процесінің талаптары өте жоғары, құны салыстырмалы түрде жоғары, қолдану белгілі бір шектеулерге бағынады. Керісінше, литий ниобаты кристалы тек фотоэлектрлік эффектіге, белгіленген фоторефрактивті эффектіге, сызықтық емес эффектіге, электро-оптикалық эффектіге, акустикалық оптикалық эффектіге, пьезоэлектрлік эффектіге және термоэлектрлік эффектіге бай, және торлы құрылымы мен ақаулы құрылымының арқасында литий ниобатының көптеген қасиеттерін кристалдық құрамы, элементтің легирленуі, валенттік күйді басқару және т.б. арқылы айтарлықтай реттеуге болады. Индий фосфидінен айтарлықтай жоғары, 30,9pm/V дейінгі электро-оптикалық коэффициент сияқты жоғары фотоэлектрлік өнімділікке қол жеткізіңіз және шағын шырылдау эффектісіне ие (шырылдау эффектісі: лазерлік импульсті беру процесінде импульс ішіндегі жиіліктің уақыт өте келе өзгеретін құбылысын білдіреді. Үлкен шырылдау эффектісі сигнал-шу қатынасының төмендеуіне және сызықтық емес эффектіге әкеледі), жақсы сөну коэффициентіне (сигналдың «қосулы» күйінің «өшірулі» күйіне орташа қуат қатынасы) және құрылғының жоғары тұрақтылығына қол жеткізіңіз. Сонымен қатар, жұқа қабықшалы литий ниобаты модуляторының жұмыс механизмі электрлік модуляцияланған сигналды оптикалық тасымалдаушыға жүктеу үшін сызықтық электро-оптикалық әсерді қолданатын сызықтық емес модуляция әдістерін қолданатын кремний негізіндегі модулятор мен индий фосфид модуляторының жұмыс механизмінен ерекшеленеді, ал модуляция жылдамдығы негізінен микротолқынды электродтың өнімділігімен анықталады, сондықтан модуляция жылдамдығы мен сызықтылығының жоғары болуына, сондай-ақ қуат тұтынуының төмендеуіне қол жеткізуге болады. Жоғарыда айтылғандарға сүйене отырып, литий ниобаты 100G/400G когерентті оптикалық байланыс желілерінде және аса жоғары жылдамдықты деректер орталықтарында кең қолданыс аясына ие және 100 шақырымнан астам ұзақ беру қашықтығына қол жеткізе алатын жоғары өнімді электро-оптикалық модуляторларды дайындау үшін тамаша таңдауға айналды.
Литий ниобаты «фотон төңкерісінің» диверсиялық материалы ретінде, кремний мен индий фосфидімен салыстырғанда көптеген артықшылықтарға ие болғанымен, ол көбінесе құрылғыда көлемді материал түрінде пайда болады, жарық иондық диффузия немесе протон алмасу арқылы пайда болған жазық толқын өткізгішпен шектеледі, сыну көрсеткішінің айырмашылығы әдетте салыстырмалы түрде аз (шамамен 0,02), құрылғының өлшемі салыстырмалы түрде үлкен. Миниатюралау және интеграциялау қажеттіліктерін қанағаттандыру қиын.оптикалық құрылғылар, және оның өндірістік желісі әлі де нақты микроэлектроника технологиялық желісінен ерекшеленеді және жоғары құны мәселесі бар, сондықтан жұқа қабықша түзілуі электрооптикалық модуляторларда қолданылатын литий ниобатын дамытудың маңызды бағыты болып табылады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 24 желтоқсан