Оптикалық модулятордың ең маңызды қасиеттерінің бірі - оның модуляция жылдамдығы немесе өткізу қабілеттілігі, ол кем дегенде қолжетімді электроника сияқты жылдам болуы керек. 100 ГГц-тен жоғары транзиттік жиіліктері бар транзисторлар 90 нм кремний технологиясында көрсетілді және минималды мүмкіндік өлшемі кішірейген сайын жылдамдық одан әрі артады [1]. Дегенмен, қазіргі кремний негізіндегі модуляторлардың өткізу қабілеттілігі шектеулі. Кремнийдің центро-симметриялық кристалдық құрылымына байланысты χ(2)-сызықсыздығы жоқ. Кернелген кремнийді қолдану қазірдің өзінде қызықты нәтижелерге әкелді [2], бірақ сызықтық еместіктер әлі де практикалық құрылғыларға мүмкіндік бермейді. Сондықтан заманауи кремний фотондық модуляторлар әлі де pn немесе түйреуіш түйіспелеріндегі еркін тасымалдаушылардың дисперсиясына сүйенеді [3-5]. Алға бағытталған түйіспелер VπL = 0,36 В мм сияқты төмен кернеу ұзындығының көбейтіндісін көрсететіні көрсетілген, бірақ модуляция жылдамдығы азшылық тасымалдаушылардың динамикасымен шектеледі. Соған қарамастан, электр сигналын алдын ала баса көрсету арқылы 10 Гбит/с деректер беру жылдамдығы жасалды [4]. Кері бағытталған түйіспелерді пайдалану арқылы өткізу қабілеттілігі шамамен 30 ГГц-ке дейін арттырылды [5,6], бірақ кернеу ұзындығының көбейтіндісі VπL = 40 В мм-ге дейін өсті. Өкінішке орай, мұндай плазмалық әсер фазалық модуляторлары қажетсіз қарқындылық модуляциясын да тудырады [7] және олар қолданылған кернеуге сызықты емес жауап береді. Дегенмен, QAM сияқты кеңейтілген модуляция форматтары сызықтық жауап пен таза фазалық модуляцияны қажет етеді, бұл электрооптикалық әсерді (Покельс эффектісін [8]) пайдалануды ерекше қажет етеді.
2. SOH тәсілі
Жақында кремний-органикалық гибридті (SOH) тәсілі ұсынылды [9–12]. SOH модуляторының мысалы 1(a) суретте көрсетілген. Ол оптикалық өрісті бағыттайтын ұяшық толқын өткізгіштен және оптикалық толқын өткізгішті металл электродтарға электрлік түрде қосатын екі кремний жолағынан тұрады. Оптикалық шығындарды болдырмау үшін электродтар оптикалық модальды өрістің сыртында орналасқан [13], 1(b) сурет. Құрылғы ұяшықты біркелкі толтыратын электрооптикалық органикалық материалмен қапталған. Модуляциялық кернеу металл электрлік толқын өткізгішпен тасымалданады және өткізгіш кремний жолақтарының арқасында ұяшық арқылы төмендейді. Содан кейін пайда болған электр өрісі ультра жылдам электрооптикалық әсер арқылы ұяшықтағы сыну көрсеткішін өзгертеді. Ұяшықтың ені 100 нм болатындықтан, бірнеше вольт көптеген материалдардың диэлектрлік беріктігінің шамасы бойынша өте күшті модуляциялық өрістерді жасау үшін жеткілікті. Модуляциялық және оптикалық өрістер ұяшықтың ішінде шоғырланғандықтан, құрылым жоғары модуляция тиімділігіне ие, 1(b) сурет [14]. Шынында да, субвольтты жұмысы бар SOH модуляторларының алғашқы іске асырылуы [11] көрсетілді, ал 40 ГГц-ке дейінгі синусоидалды модуляция көрсетілді [15,16]. Дегенмен, төмен вольтты жоғары жылдамдықты SOH модуляторларын құрудағы қиындық - жоғары өткізгіштік жолағын жасау. Балама тізбекте ұяшықты C конденсаторымен, ал өткізгіш жолақтарды R резисторларымен көрсетуге болады, 1(b-сурет). Тиісті RC уақыт тұрақтысы құрылғының өткізу қабілеттілігін анықтайды [10,14,17,18]. R кедергісін азайту үшін кремний жолақтарын легирлеу ұсынылды [10,14]. Легирлеу кремний жолақтарының өткізгіштігін арттырса (және демек, оптикалық шығындарды арттырса), электрондардың қозғалғыштығы қоспаның шашырауы арқылы нашарлағандықтан, қосымша шығын үшін айыппұл төленеді [10,14,19]. Сонымен қатар, соңғы өндірістік әрекеттер күтпеген жерден төмен өткізгіштікті көрсетті.
Қытайдың «Кремний алқабында» – Бейжің Чжунгуаньцуньда орналасқан Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. – отандық және шетелдік ғылыми-зерттеу институттарына, ғылыми-зерттеу институттарына, университеттерге және кәсіпорынның ғылыми-зерттеу қызметкерлеріне қызмет көрсетуге арналған жоғары технологиялық кәсіпорын. Біздің компания негізінен оптоэлектрондық өнімдерді тәуелсіз зерттеу және әзірлеу, жобалау, өндіру, сатумен айналысады және ғылыми зерттеушілер мен өнеркәсіптік инженерлерге инновациялық шешімдер мен кәсіби, жекелендірілген қызметтерді ұсынады. Жылдар бойы тәуелсіз инновациялардан кейін ол муниципалдық, әскери, көлік, электр энергетикасы, қаржы, білім беру, медициналық және басқа да салаларда кеңінен қолданылатын фотоэлектрлік өнімдердің бай және мінсіз сериясын құрды.
Сізбен ынтымақтастықты асыға күтеміз!
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 29 наурыз