Құрылымы мен өнімділігіне кіріспеЖұқа қабықшалы литий ниобаты электрооптикалық модуляторы
An электрооптикалық модуляторжұқа қабықшалы литий ниобатының әртүрлі құрылымдарына, толқын ұзындықтарына және платформаларына негізделген және әртүрлі түрлерінің өнімділігін кешенді салыстыруEOM модуляторлары, сондай-ақ зерттеулер мен қолдануды талдаужұқа пленкалы литий ниобаты модуляторларыбасқа салаларда.
1. Резонансты емес қуыс жұқа пленкалы литий ниобаты модуляторы
Модулятордың бұл түрі литий ниобаты кристалының тамаша электрооптикалық әсеріне негізделген және жоғары жылдамдықты және ұзақ қашықтықтағы оптикалық байланысты қамтамасыз етудің негізгі құрылғысы болып табылады. Үш негізгі құрылым бар:
1.1 Қозғалмалы толқын электроды MZI модуляторы: Бұл ең типтік дизайн. Гарвард университетіндегі Лон чак зерттеу тобы алғаш рет 2018 жылы жоғары өнімді нұсқаға қол жеткізді, кейіннен кварц субстраттарына негізделген сыйымдылықты жүктеме (жоғары өткізу қабілеттілігі, бірақ кремний негізіндегі модулятормен үйлесімсіз) және субстрат қуысына негізделген кремний негізіндегі үйлесімділік сияқты жақсартулар енгізілді, бұл жоғары өткізу қабілеттілігіне (>67 ГГц) және жоғары жылдамдықты сигнал беруді (мысалы, 112 Гбит/с PAM4) қамтамасыз етті.
1.2 Бүктелетін MZI модуляторы: Құрылғы өлшемін қысқарту және QSFP-DD сияқты ықшам модульдерге бейімделу үшін құрылғы ұзындығын екі есеге қысқарту және 60 ГГц өткізу қабілеттілігіне қол жеткізу үшін поляризациялық өңдеу, көлденең толқын өткізгіш немесе төңкерілген микроқұрылым электродтары қолданылады.
1.3 Бір/қос поляризациялық когерентті ортогоналды (IQ) модуляторы: Тарату жылдамдығын арттыру үшін жоғары ретті модуляция форматын пайдаланады. Сунь Ятсен университетіндегі Цай зерттеу тобы 2020 жылы чиптегі алғашқы бір поляризациялық IQ модуляторына қол жеткізді. Болашақта жасалған қос поляризациялық IQ модуляторы жақсы өнімділікке ие, ал кварц негізіне негізделген нұсқасы 1,96 Тбит/с бір толқын ұзындығының беріліс жылдамдығы рекордын орнатты.
2. Резонанстық қуыс типті жұқа қабықшалы литий ниобаты модуляторы
Өте кіші және үлкен өткізу қабілеттілігі модуляторларына қол жеткізу үшін әртүрлі резонанстық қуыс құрылымдары бар:
2.1 Фотондық кристалды (PC) және микро сақиналы модулятор: Рочестер университетіндегі Линнің зерттеу тобы алғашқы жоғары өнімді фотондық кристалды модуляторды жасап шығарды. Сонымен қатар, кремний литий ниобатының гетерогенді интеграциясы мен гомогенді интеграциясына негізделген микро сақиналы модуляторлар да ұсынылды, олар бірнеше ГГц өткізу қабілеттілігіне қол жеткізді.
2.2 Брэгг торының резонанстық қуыс модуляторы: Фабри Перот (FP) қуысын, толқын өткізгіш Брэгг торын (WBG) және баяу жарық (SL) модуляторын қамтиды. Бұл құрылымдар өлшемді, өңдеу төзімділігін және өнімділігін теңестіруге арналған, мысалы, 2 × 2 FP резонанстық қуыс модуляторы 110 ГГц-тен асатын өте үлкен өткізу қабілеттілігіне қол жеткізеді. Байланысты Брэгг торына негізделген баяу жарық модуляторы жұмыс өткізу қабілеттілігі диапазонын кеңейтеді.
3. Гетерогенді интеграцияланған жұқа пленкалы литий ниобаты модуляторы
Кремний негізіндегі платформаларда CMOS технологиясының үйлесімділігін литий ниобатының тамаша модуляциялық өнімділігімен біріктірудің үш негізгі интеграция әдісі бар:
3.1 Байланыс типті гетерогенді интеграция: Бензоциклобутенмен (BCB) немесе кремний диоксидімен тікелей байланыс арқылы жұқа қабықшалы литий ниобаты кремний немесе кремний нитриді платформасына ауыстырылады, бұл пластина деңгейіне, жоғары температуралық тұрақты интеграцияға қол жеткізуге мүмкіндік береді. Модулятор жоғары өткізу қабілеттілігін (>70 ГГц, тіпті 110 ГГц-тен асады) және жоғары жылдамдықты сигнал беру мүмкіндігін көрсетеді.
3.2 Толқын өткізгіш материалын тұндыру гетерогенді интеграциясы: кремний немесе кремний нитридін жұқа қабықшалы литий ниобатына жүктеме толқын өткізгіші ретінде тұндыру тиімді электрооптикалық модуляцияға қол жеткізеді.
3.3 Микротрансферлік басып шығару (μ TP) гетерогенді интеграциясы: Бұл технология ірі көлемді өндірісте қолданылады деп күтілуде, ол алдын ала дайындалған функционалды құрылғыларды жоғары дәлдіктегі жабдық арқылы нысаналы чиптерге тасымалдайды, бұл күрделі кейінгі өңдеуден аулақ болады. Ол кремний нитриді мен кремний негізіндегі платформаларға сәтті қолданылып, ондаған ГГц өткізу қабілеттілігіне қол жеткізді.
Қысқаша айтқанда, бұл мақалада жұқа пленкалы литий ниобаты платформаларына негізделген электро-оптикалық модуляторлардың технологиялық жол картасы жүйелі түрде сипатталған, ол жоғары өнімді және үлкен өткізу қабілеттілігі бар резонанстық емес қуыс құрылымдарын іздеуден бастап, миниатюралық резонанстық қуыс құрылымдарын зерттеуден және жетілген кремний негізіндегі фотондық платформалармен интеграциялаудан тұрады. Онда жұқа пленкалы литий ниобаты модуляторларының дәстүрлі модуляторлардың өнімділік кедергілерін жеңудегі және жоғары жылдамдықты оптикалық байланысқа қол жеткізудегі зор әлеуеті мен үздіксіз ілгерілеуі көрсетілген.
Жарияланған уақыты: 2026 жылғы 31 наурыз