Optik modülatörün en önemli özelliklerinden biri, en azından mevcut elektronikler kadar hızlı olması gereken modülasyon hızı veya bant genişliğidir. 100 GHz'nin çok üzerinde geçiş frekanslarına sahip transistörler 90 nm silikon teknolojisinde zaten gösterilmiştir 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 olmayanlığa sahip değildir. Gerilmiş silikonun kullanımı halihazırda ilginç sonuçlara yol açmıştır [2], ancak doğrusal olmayanlıklar henüz pratik cihazlara izin vermemektedir. Bu nedenle, son teknoloji silikon fotonik modülatörler hala pn veya pim bağlantılarında serbest taşıyıcı dağılımına güvenmektedir [3–5]. İleri önyargılı bağlantıların VπL = 0,36 V mm kadar düşük bir voltaj-uzunluk ürünü sergilediği gösterilmiştir, ancak modülasyon hızı azınlık taşıyıcılarının dinamikleri tarafından sınırlıdır. Yine de, elektrik sinyalinin ön vurgulanmasının yardımıyla 10 Gbit/s veri hızları üretildi [4]. Bunun yerine ters taraflı bağlantılar kullanılarak, bant genişliği yaklaşık 30 GHz'e çıkarıldı [5,6], ancak voltaj-uzunluk ürünü VπL = 40 V mm'ye yükseldi. Ne yazık ki, bu tür plazma etkili faz modülatörleri istenmeyen yoğunluk modülasyonu da üretir [7] ve uygulanan voltaja doğrusal olmayan şekilde yanıt verirler. Ancak, QAM gibi gelişmiş modülasyon formatları doğrusal bir yanıt ve saf faz modülasyonu gerektirir ve bu da elektro-optik etkinin (Pockels etkisi [8]) kullanılmasını özellikle arzu edilir hale getirir.
2. SOH yaklaşımı
Son zamanlarda, silikon-organik hibrit (SOH) yaklaşımı önerilmiştir [9–12]. Bir SOH modülatörünün bir örneği Şekil 1(a)'da gösterilmiştir. Optik alanı yönlendiren bir yuva dalga kılavuzu ve optik dalga kılavuzunu metalik elektrotlara elektriksel olarak bağlayan iki silikon şeritten oluşur. Elektrotlar, optik kayıplardan kaçınmak için optik modal alanın dışına yerleştirilmiştir [13], Şekil 1(b). Cihaz, yuvayı düzgün bir şekilde dolduran bir elektro-optik organik malzeme ile kaplanmıştır. Modüle edici voltaj metalik elektriksel dalga kılavuzu tarafından taşınır ve iletken silikon şeritler sayesinde yuva boyunca düşer. Daha sonra ortaya çıkan elektrik alanı, ultra hızlı elektro-optik etki yoluyla yuvadaki kırılma indisini değiştirir. Yuvanın genişliği 100 nm mertebesinde olduğundan, birkaç volt, çoğu malzemenin dielektrik mukavemetinin büyüklüğü mertebesinde olan çok güçlü modüle edici alanlar üretmek 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, oldukça iletken bir bağlantı şeridi oluşturmaktır. Eşdeğer bir devrede yuva bir kapasitör C ile ve iletken şeritler dirençler R ile temsil edilebilir, Şekil 1(b). Karşılık gelen RC zaman sabiti, cihazın bant genişliğini belirler [10,14,17,18]. Direnci R azaltmak için, silikon şeritlerin doplanması önerilmiştir [10,14]. Doplama, silikon şeritlerin iletkenliğini artırırken (ve dolayısıyla optik kayıpları artırırken), elektron hareketliliği kirlilik 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 Optoelectronics Co., Ltd., yurtiçi ve yurtdışı araştırma kurumlarına, araştırma enstitülerine, üniversitelere ve kurumsal bilimsel araştırma personeline hizmet etmeye adanmış bir yüksek teknoloji kuruluşudur. Şirketimiz esas olarak optoelektronik ürünlerin bağımsız araştırma ve geliştirme, tasarım, üretim, satışıyla ilgilenmektedir ve bilimsel araştırmacılar ve endüstri mühendisleri için yenilikçi çözümler ve profesyonel, kişiselleştirilmiş hizmetler sunmaktadır. Yıllarca süren bağımsız inovasyondan sonra, belediye, askeri, ulaştırma, elektrik enerjisi, finans, eğitim, tıp ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılan zengin ve mükemmel bir fotoelektrik ürün serisi oluşturmuştur.
Sizinle işbirliği yapmayı sabırsızlıkla bekliyoruz!
Gönderi zamanı: Mar-29-2023