Yüksek performanslı elektro-optik modülatör:ince film lityum niobat modülatörü
Bir elektro-optik modülatör (EOM modülatörü(Modülatör), belirli elektro-optik kristallerin elektro-optik etkisi kullanılarak üretilen ve iletişim cihazlarındaki yüksek hızlı elektronik sinyalleri optik sinyallere dönüştürebilen bir modülatördür. Elektro-optik kristale uygulanan bir elektrik alanı uygulandığında, elektro-optik kristalin kırılma indisi değişir ve kristalin optik dalga özellikleri de buna bağlı olarak değişir; böylece optik sinyalin genliğinin, fazının ve polarizasyon durumunun modülasyonu gerçekleştirilir ve iletişim cihazındaki yüksek hızlı elektronik sinyal, modülasyon yoluyla optik sinyale dönüştürülür.
Şu anda üç ana türü bulunmaktadır.elektro-optik modülatörlerPiyasada bulunanlar: silikon bazlı modülatörler, indiyum fosfit modülatörler ve ince filmlityum niobat modülatörüBunlar arasında silikonun doğrudan elektro-optik katsayısı yoktur, performansı daha geneldir ve yalnızca kısa mesafeli veri iletim alıcı-verici modül modülatörünün üretimi için uygundur; indiyum fosfit ise orta-uzun mesafeli optik iletişim ağı alıcı-verici modülü için uygun olsa da, entegrasyon süreci gereksinimleri son derece yüksektir, maliyeti nispeten yüksektir ve uygulaması belirli sınırlamalara tabidir. Buna karşılık, lityum niobat kristali sadece fotoelektrik etki açısından zengin olmakla kalmaz, aynı zamanda fotorefraktif etki, doğrusal olmayan etki, elektro-optik etki, akustik optik etki, piezoelektrik etki ve termoelektrik etkiyi de bir arada barındırır; ayrıca kafes yapısı ve zengin kusur yapısı sayesinde, lityum niobatın birçok özelliği kristal bileşimi, element katkısı, değerlik durumu kontrolü vb. ile büyük ölçüde düzenlenebilir. İndiyum fosfitten önemli ölçüde daha yüksek olan 30,9 pm/V'ye kadar elektro-optik katsayı gibi üstün fotoelektrik performans elde edilir ve küçük bir frekans kayması etkisi (frekans kayması etkisi: lazer darbesi iletim sürecinde darbe içindeki frekansın zamanla değişmesi olgusunu ifade eder. Daha büyük bir frekans kayması etkisi, daha düşük sinyal-gürültü oranına ve doğrusal olmayan etkiye neden olur), iyi bir sönümleme oranı (sinyalin "açık" durumunun "kapalı" durumuna göre ortalama güç oranı) ve üstün cihaz kararlılığı gösterir. Ek olarak, ince film lityum niobat modülatörünün çalışma mekanizması, doğrusal olmayan modülasyon yöntemleri kullanan silikon tabanlı modülatör ve indiyum fosfit modülatöründen farklıdır; elektriksel olarak modüle edilmiş sinyali optik taşıyıcıya yüklemek için doğrusal elektro-optik etkiyi kullanır ve modülasyon hızı esas olarak mikrodalga elektrotunun performansına bağlıdır, bu nedenle daha yüksek modülasyon hızı ve doğrusallık ile birlikte daha düşük güç tüketimi elde edilebilir. Yukarıdakilere dayanarak, lityum niobat, 100G/400G uyumlu optik iletişim ağlarında ve ultra yüksek hızlı veri merkezlerinde geniş uygulama alanına sahip ve 100 kilometreden fazla uzun iletim mesafelerine ulaşabilen yüksek performanslı elektro-optik modülatörlerin hazırlanması için ideal bir seçim haline gelmiştir.
“Foton devrimi”nin yıkıcı bir malzemesi olan lityum niobat, silikon ve indiyum fosfit ile karşılaştırıldığında birçok avantaja sahip olsa da, cihazlarda genellikle yığın malzeme formunda bulunur, ışık iyon difüzyonu veya proton değişimi ile oluşan düzlemsel dalga kılavuzuna sınırlıdır, kırılma indisi farkı genellikle nispeten küçüktür (yaklaşık 0,02) ve cihaz boyutu nispeten büyüktür. Bu durum, minyatürleştirme ve entegrasyon ihtiyaçlarını karşılamayı zorlaştırır.optik cihazlarÜretim hattı hala gerçek mikroelektronik işlem hattından farklı ve yüksek maliyet sorunu da mevcut; bu nedenle ince film oluşumu, elektro-optik modülatörlerde kullanılan lityum niobat için önemli bir geliştirme yönüdür.
Yayın tarihi: 24 Aralık 2024