Bir optik modülatörün en önemli özelliklerinden biri, en azından mevcut elektronik aksamlar kadar hızlı olması gereken modülasyon hızı veya bant genişliğidir. 100 GHz'nin çok üzerinde geçiş frekanslarına sahip transistörler, 90 nm silikon teknolojisinde zaten kanıtlanmıştır ve minimum özellik boyutu azaldıkça hız daha da artacaktır [1]. Ancak, günümüz silikon tabanlı modülatörlerin bant genişliği sınırlıdır. Silisyum, merkez simetrik kristal yapısı nedeniyle χ(2)-doğrusal olmayan bir özelliğe sahip değildir. Gergin silikon kullanımı halihazırda ilginç sonuçlara yol açmıştır [2], ancak doğrusal olmayan özellikler henüz pratik cihazlara izin vermemektedir. Bu nedenle, son teknoloji silikon fotonik modülatörler, pn veya pin bağlantılarında hala serbest taşıyıcı dağılımına güvenmektedir [3–5]. İleri taraflı bağlantıların, VπL = 0,36 V mm kadar düşük bir voltaj-uzunluk ürünü sergilediği gösterilmiştir, ancak modülasyon hızı azınlık taşıyıcılarının dinamikleriyle sınırlıdır. Yine de, elektrik sinyalinin ön vurgulanmasıyla 10 Gbit/sn'lik veri hızları üretilmiştir [4]. Bunun yerine ters taraflı bağlantılar kullanılarak bant genişliği yaklaşık 30 GHz'e çıkarılmıştır [5,6], ancak voltaj-uzunluk ürünü VπL = 40 V mm'ye yükselmiştir. Ne yazık ki, bu tür plazma etkili faz modülatörleri istenmeyen yoğunluk modülasyonu da üretir [7] ve uygulanan voltaja doğrusal olmayan bir şekilde tepki verirler. Bununla birlikte, QAM gibi gelişmiş modülasyon formatları doğrusal bir tepki ve saf faz modülasyonu gerektirir ve bu da elektro-optik etkinin (Pockels etkisi [8]) kullanılmasını özellikle arzu edilir kılar.
2. SOH yaklaşımı
Son zamanlarda, silikon-organik hibrit (SOH) yaklaşımı önerilmiştir [9–12]. Bir SOH modülatörüne örnek Şekil 1(a)'da gösterilmiştir. Optik alanı yönlendiren bir yarık dalga kılavuzu ve optik dalga kılavuzunu metalik elektrotlara elektriksel olarak bağlayan iki silikon şeritten oluşur. Elektrotlar, optik kayıpları önlemek için optik modal alanın dışına yerleştirilmiştir [13], Şekil 1(b). Cihaz, yarığı düzgün bir şekilde dolduran elektro-optik organik bir malzeme ile kaplanmıştır. Modüle edici voltaj, metalik elektriksel dalga kılavuzu tarafından taşınır ve iletken silikon şeritler sayesinde yarık boyunca düşer. Ortaya çıkan elektrik alanı daha sonra ultra hızlı elektro-optik etki yoluyla yarıktaki kırılma indisini değiştirir. Yarık 100 nm mertebesinde bir genişliğe sahip olduğundan, birkaç volt, çoğu malzemenin dielektrik dayanımının büyüklüğü mertebesinde olan çok güçlü modüle edici alanlar oluşturmak için yeterlidir. Yapı, hem modüle edici hem de optik alanlar yuvanın içinde yoğunlaştırıldığından yüksek bir modülasyon verimliliğine sahiptir, Şekil 1(b) [14]. Gerçekten de, alt-volt çalışmalı SOH modülatörlerinin ilk uygulamaları [11] zaten gösterilmiş ve 40 GHz'e kadar sinüzoidal modülasyon gösterilmiştir [15,16]. Ancak, düşük voltajlı yüksek hızlı SOH modülatörleri oluşturmadaki zorluk, yüksek iletkenliğe sahip bir bağlantı şeridi oluşturmaktır. Eşdeğer bir devrede, yuva bir kapasitör C ile ve iletken şeritler dirençler R ile temsil edilebilir, Şekil 1(b). İlgili RC zaman sabiti, cihazın bant genişliğini belirler [10,14,17,18]. Direnci R azaltmak için, silikon şeritlerin katkılanması önerilmiştir [10,14]. Katkılama, silikon şeritlerin iletkenliğini artırırken (ve dolayısıyla optik kayıpları artırırken), elektron hareketliliği safsızlık saçılması nedeniyle bozulduğundan ek bir kayıp cezası ödenir [10,14,19]. Üstelik son üretim denemeleri beklenmedik derecede düşük iletkenlik gösterdi.
Çin'in "Silikon Vadisi" Pekin Zhongguancun'da bulunan Beijing Rofea Optoelektronik Ltd. Şti., yerli ve yabancı araştırma kurumlarına, araştırma enstitülerine, üniversitelere ve kurumsal bilimsel araştırma personeline hizmet vermeyi amaçlayan bir yüksek teknoloji kuruluşudur. Şirketimiz ağırlıklı olarak optoelektronik ürünlerin bağımsız araştırma ve geliştirme, tasarım, üretim ve satışıyla ilgilenmekte olup, bilimsel araştırmacılar ve endüstri mühendisleri için yenilikçi çözümler ve profesyonel, kişiselleştirilmiş hizmetler sunmaktadır. Yıllar süren bağımsız inovasyon çalışmalarının ardından, belediye, askeri, ulaştırma, elektrik enerjisi, finans, eğitim, tıp ve diğer sektörlerde yaygın olarak kullanılan zengin ve mükemmel bir fotoelektrik ürün serisi oluşturmuştur.
Sizinle işbirliği yapmaktan mutluluk duyarız!
Gönderi zamanı: 29 Mart 2023