Жоғары сызықтықэлектрооптикалық модуляторжәне микротолқынды фотонды қолдану
Байланыс жүйелерінің талаптарының артуымен, сигналдарды беру тиімділігін одан әрі жақсарту үшін адамдар қосымша артықшылықтарға қол жеткізу үшін фотондар мен электрондарды біріктіреді және микротолқынды фотоника дүниеге келеді. Электро-оптикалық модулятор электр энергиясын жарыққа түрлендіру үшін қажетмикротолқынды фотонды жүйелер, және бұл негізгі қадам әдетте бүкіл жүйенің өнімділігін анықтайды. Өйткені радиожиілік сигналын оптикалық доменге түрлендіру аналогтық сигнал процесі болып табылады және қарапайымэлектрооптикалық модуляторлартән сызықтық емес, түрлендіру процесінде елеулі сигнал бұрмалануы бар. Шамамен сызықтық модуляцияға қол жеткізу үшін модулятордың жұмыс нүктесі әдетте ортогональды ығысу нүктесінде бекітіледі, бірақ ол әлі де модулятордың сызықтылығы үшін микротолқынды фотонды байланыс талаптарына жауап бере алмайды. Сызықтылығы жоғары электрооптикалық модуляторлар шұғыл қажет.
Кремний материалдарының жоғары жылдамдықтағы сыну көрсеткішінің модуляциясына әдетте еркін тасымалдаушы плазмалық дисперсия (FCD) әсері арқылы қол жеткізіледі. FCD эффектісі де, PN түйісу модуляциясы да сызықты емес, бұл кремний модуляторын литий ниобаты модуляторына қарағанда аз сызықты етеді. Литий ниобаты материалдары тамаша көрсетедіэлектрооптикалық модуляцияқасиеттері олардың Пукер эффектісіне байланысты. Сонымен қатар, литий ниобат материалы үлкен өткізу қабілеттілігі, жақсы модуляция сипаттамалары, төмен жоғалту, жеңіл интеграция және жартылай өткізгіш процесспен үйлесімділік, кремниймен салыстырғанда жоғары өнімді электро-оптикалық модулятор жасау үшін жұқа пленка литий ниобаты пайдалану артықшылықтары бар. дерлік «қысқа тақтайша» жоқ, сонымен қатар жоғары сызықтыққа қол жеткізу үшін. Оқшаулағыштағы жұқа пленкалы литий ниобаты (LNOI) электрооптикалық модуляторы дамудың перспективалық бағыты болды. Литий ниобаты жұқа пленкадан жасалған материалды дайындау технологиясының дамуымен және толқын өткізгіштік өңдеу технологиясымен жоғары конверсиялық тиімділігі және жұқа пленка литий ниобаты электро-оптикалық модуляторының жоғары интеграциясы халықаралық академия мен өнеркәсіп саласына айналды.
Литий ниобатының жұқа қабықшасының сипаттамасы
Америка Құрама Штаттарында DAP AR жоспарлау литий ниобаты материалдарын келесідей бағалауды жасады: егер электронды революцияның орталығы оны мүмкін ететін кремний материалының атымен аталса, фотоника революциясының туған жері литий ниобатының атымен аталған болуы мүмкін. . Себебі литий ниобаты оптика саласындағы кремний материалдары сияқты электро-оптикалық әсерді, акусто-оптикалық әсерді, пьезоэлектрлік әсерді, термоэлектрлік әсерді және фоторефракциялық әсерді біріктіреді.
Оптикалық беріліс сипаттамалары бойынша InP материалы жиі қолданылатын 1550 нм диапазонында жарықтың жұтылуына байланысты чиптегі ең үлкен беру жоғалуына ие. SiO2 және кремний нитриді ең жақсы өткізу сипаттамаларына ие және жоғалту ~ 0,01дБ/см деңгейіне жетуі мүмкін; Қазіргі уақытта жұқа пленкалы литий ниобат толқын өткізгішінің толқын өткізгішінің жоғалуы 0,03 дБ/см деңгейіне жетуі мүмкін, ал жұқа пленкалы литий ниобат толқын өткізгішінің жоғалуы технологиялық деңгейдің үздіксіз жетілдірілуімен одан әрі төмендеуі мүмкін. болашақ. Сондықтан жұқа пленка литий ниобаты материалы фотосинтетикалық жол, шунт және микроринг сияқты пассивті жарық құрылымдары үшін жақсы өнімділікті көрсетеді.
Жарық генерациясы бойынша тек InP ғана жарықты тікелей шығару мүмкіндігіне ие; Сондықтан, микротолқынды фотондарды қолдану үшін кері жүктеу дәнекерлеу немесе эпитаксиалды өсу арқылы LNOI негізіндегі фотонды интегралды чипте InP негізіндегі жарық көзін енгізу қажет. Жарық модуляциясы тұрғысынан, жұқа қабықшалы литий ниобат материалы InP және Si-ге қарағанда модуляцияның үлкен өткізу қабілеттілігіне, төменгі жарты толқындық кернеуге және төмен беру жоғалуына қол жеткізу оңайырақ екендігі жоғарыда атап өтілді. Сонымен қатар, жұқа қабықшалы литий ниобат материалдарының электро-оптикалық модуляциясының жоғары сызықтылығы барлық микротолқынды фотонды қолдану үшін өте маңызды.
Оптикалық бағыттау тұрғысынан жұқа қабықшалы литий ниобат материалының жоғары жылдамдықты электро-оптикалық реакциясы LNOI негізіндегі оптикалық қосқышты жоғары жылдамдықты оптикалық бағыттау коммутациясына қабілетті етеді және мұндай жоғары жылдамдықты коммутацияның қуат тұтынуы да өте төмен. Кіріктірілген микротолқынды фотон технологиясын әдеттегі қолдану үшін оптикалық басқарылатын сәулелік чип жылдам сәулені сканерлеу қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін жоғары жылдамдықты ауысу мүмкіндігіне ие және ультра төмен қуат тұтыну сипаттамалары үлкен өлшемдердің қатаң талаптарына жақсы бейімделген. -масштабты фазалық массивтер жүйесі. InP негізіндегі оптикалық қосқыш жоғары жылдамдықты оптикалық жолды ауыстыруды жүзеге асыра алатынына қарамастан, ол үлкен шуды тудырады, әсіресе көп деңгейлі оптикалық қосқыш каскадты болғанда, шу коэффициенті айтарлықтай нашарлайды. Кремний, SiO2 және кремний нитриді материалдары оптикалық жолдарды тек термооптикалық эффект немесе тасымалдаушы дисперсия эффектісі арқылы ауыстыра алады, бұл қуатты тұтынудың жоғары және баяу ауысу жылдамдығының кемшіліктеріне ие. Кезеңдік массивтің массив өлшемі үлкен болғанда, ол қуат тұтыну талаптарын қанағаттандыра алмайды.
Оптикалық күшейту тұрғысынанжартылай өткізгішті оптикалық күшейткіш (SOA) InP негізіндегі коммерциялық пайдалану үшін пісіп-жетілді, бірақ оның жоғары шу коэффициенті және төмен қанықтылық шығыс қуатының кемшіліктері бар, бұл микротолқынды фотондарды қолдану үшін қолайлы емес. Мерзімді белсендіру мен инверсияға негізделген жұқа қабықшалы литий ниобат толқын өткізгішінің параметрлік күшейту процесі төмен шуылға және жоғары қуатты чиптегі оптикалық күшейтуге қол жеткізе алады, ол чиптегі оптикалық күшейту үшін біріктірілген микротолқынды фотон технологиясының талаптарына жақсы жауап бере алады.
Жарықты анықтау тұрғысынан жұқа қабықшалы литий ниобаты 1550 нм диапазондағы жарыққа жақсы өту сипаттамаларына ие. Фотоэлектрлік түрлендіру функциясын жүзеге асыру мүмкін емес, сондықтан микротолқынды фотонды қосымшалар үшін чиптегі фотоэлектрлік түрлендіру қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін. InGaAs немесе Ge-Si анықтау қондырғыларын кері жүктеу дәнекерлеу немесе эпитаксиалды өсу арқылы LNOI негізіндегі фотонды біріктірілген чиптерге енгізу қажет. Оптикалық талшықпен байланыстыру тұрғысынан, оптикалық талшықтың өзі SiO2 материалы болғандықтан, SiO2 толқын өткізгішінің режим өрісі оптикалық талшықтың режим өрісімен ең жоғары сәйкестік дәрежесіне ие, ал муфта ең қолайлы. Жұқа пленка литий ниобатының қатты шектелген толқын өткізгішінің режим өрісінің диаметрі шамамен 1 мкм құрайды, бұл оптикалық талшықтың режим өрісінен айтарлықтай ерекшеленеді, сондықтан оптикалық талшықтың режим өрісіне сәйкес келу үшін тиісті режимді нүктелік түрлендіру жүргізілуі керек.
Интеграция тұрғысынан әртүрлі материалдардың жоғары интеграциялық потенциалға ие болуы негізінен толқын өткізгіштің иілу радиусына байланысты (толқын өткізгіш режимінің өрісінің шектелуіне әсер етеді). Қатты шектелген толқын өткізгіші жоғары интеграцияны жүзеге асыруға қолайлырақ иілу радиусының кішірек болуына мүмкіндік береді. Сондықтан жұқа қабықшалы литий ниобаты толқынбағдарламаларының жоғары интеграцияға жету мүмкіндігі бар. Сондықтан жұқа қабықшалы литий ниобаттың пайда болуы литий ниобаты материалына шынымен оптикалық «кремний» рөлін атқаруға мүмкіндік береді. Микротолқынды фотондарды қолдану үшін жұқа қабықшалы литий ниобатының артықшылықтары айқынырақ.
Жіберу уақыты: 23 сәуір 2024 ж