Зерттеудің барысыжұқа пленкалы литий ниобатының электрооптикалық модуляторы
Электроптикалық модулятор - оптикалық байланыс жүйесінің және микротолқынды фотондық жүйенің негізгі құрылғысы. Ол бос кеңістікте немесе оптикалық толқын өткізгіште таралатын жарықты қолданылған электр өрісінің әсерінен материалдың сыну көрсеткішін өзгерту арқылы реттейді. Дәстүрлі литий ниобатыэлектрооптикалық модуляторэлектрооптикалық материал ретінде көлемді литий ниобатын пайдаланады. Монокристалды литий ниобатын материал титан диффузиясы немесе протон алмасу процесі арқылы толқын өткізгішті қалыптастыру үшін жергілікті түрде легирленеді. Негізгі қабат пен қаптама қабаты арасындағы сыну көрсеткішінің айырмашылығы өте аз, ал толқын өткізгіштің жарық өрісімен байланысу қабілеті нашар. Қапталған электрооптикалық модулятордың жалпы ұзындығы әдетте 5~10 см болады.
Литий ниобатының оқшаулағышындағы (LNOI) технологиясы литий ниобатының электрооптикалық модуляторының үлкен өлшемділігі мәселесін шешудің тиімді жолын ұсынады. Толқын өткізгіштің өзек қабаты мен қаптама қабаты арасындағы сыну көрсеткішінің айырмашылығы 0,7-ге дейін жетеді, бұл толқын өткізгіштің оптикалық режимді байланыстыру қабілетін және электрооптикалық реттеу әсерін айтарлықтай арттырады және электрооптикалық модулятор саласындағы зерттеу орталығына айналды.
Микроөңдеу технологиясының дамуына байланысты LNOI платформасына негізделген электро-оптикалық модуляторларды әзірлеу жылдам ілгерілеушілікке қол жеткізді, бұл ықшам өлшемдер мен өнімділіктің үздіксіз жақсару үрдісін көрсетеді. Қолданылатын толқын өткізгіш құрылымына сәйкес, әдеттегі жұқа пленкалы литий ниобаттық электро-оптикалық модуляторлар тікелей ойылған толқын өткізгіш электро-оптикалық модуляторлар, жүктелген гибридті болып табылады.толқын бағыттаушы модуляторларжәне гибридті кремниймен біріктірілген толқын өткізгіш электрооптикалық модуляторлар.
Қазіргі уақытта құрғақ ою процесін жетілдіру жұқа пленкалы литий ниобатының толқын өткізгішінің жоғалуын айтарлықтай азайтады, жоталарды жүктеу әдісі ою процесінің жоғары қиындық мәселесін шешеді және 1 В-тан аз жартылай толқынды кернеуі бар литий ниобатының электрооптикалық модуляторын жүзеге асырды, ал жетілген SOI технологиясымен үйлесуі фотон мен электронды гибридті интеграция үрдісіне сәйкес келеді. Жұқа пленкалы литий ниобаты технологиясы чипте төмен шығынды, шағын өлшемді және үлкен өткізу қабілеттілігін біріктірілген электрооптикалық модуляторды жүзеге асыруда артықшылықтарға ие. Теориялық тұрғыдан алғанда, 3 мм жұқа пленкалы литий ниобатының итеру-тартуы болжануда.M⁃Z модуляторлары3 дБ электро-оптикалық өткізу қабілеттілігі 400 ГГц-ке дейін жетуі мүмкін, ал эксперименталды түрде дайындалған жұқа пленкалы литий ниобаты модуляторының өткізу қабілеттілігі 100 ГГц-тен сәл асады деп хабарланды, бұл әлі де теориялық жоғарғы шектен алыс. Негізгі құрылымдық параметрлерді оңтайландыру арқылы қол жеткізілген жақсарту шектеулі. Болашақта стандартты копланарлы толқын өткізгіш электродты сегменттелген микротолқынды электрод ретінде жобалау сияқты жаңа механизмдер мен құрылымдарды зерттеу тұрғысынан модулятордың өнімділігі одан әрі жақсаруы мүмкін.
Сонымен қатар, интеграцияланған модулятор чипінің қаптамасын және лазерлермен, детекторлармен және басқа құрылғылармен чиптегі гетерогенді интеграцияны жүзеге асыру жұқа пленкалы литий ниобаты модуляторларының болашақ дамуы үшін мүмкіндік те, қиындық та болып табылады. Жұқа пленкалы литий ниобатының электрооптикалық модуляторы микротолқынды фотонда, оптикалық байланыста және басқа да салаларда маңызды рөл атқарады.
Жарияланған уақыты: 07.04.2025