Optik modülatörün en önemli özelliklerinden biri, en azından mevcut elektronikler kadar hızlı olması gereken modülasyon hızı veya bant genişliğidir. 90 nm silikon teknolojisinde 100 GHz'in çok üzerinde geçiş frekanslarına sahip transistörler zaten gösterilmiştir ve minimum özellik boyutu küçüldükçe hız daha da artacaktır [1]. Bununla birlikte, günümüz silikon tabanlı modülatörlerinin bant genişliği sınırlıdır. Silikon, merkez simetrik kristal yapısı nedeniyle χ(2)-doğrusal olmayan bir özelliğe sahip değildir. Gerilmiş silikonun kullanımı zaten ilginç sonuçlara yol açmıştır [2], ancak doğrusal olmayan özellikler henüz pratik cihazlara izin vermemektedir. Bu nedenle, en gelişmiş silikon fotonik modülatörler hala pn veya pin bağlantılarındaki serbest taşıyıcı dağılımına dayanmaktadır [3-5]. İleri yönlü önyargılı bağlantıların VπL = 0,36 V mm kadar düşük bir voltaj-uzunluk ürünü sergilediği gösterilmiştir, ancak modülasyon hızı azınlık taşıyıcılarının dinamikleriyle sınırlıdır. Yine de, elektriksel sinyalin ön vurgulanması yardımıyla 10 Gbit/s veri hızları elde edildi [4]. Bunun yerine ters kutuplu bağlantılar kullanılarak bant genişliği yaklaşık 30 GHz'e çıkarıldı [5,6], ancak voltaj-uzunluk çarpımı 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 bir şekilde tepki verirler. Bununla birlikte, QAM gibi gelişmiş modülasyon formatları doğrusal bir tepki ve saf faz modülasyonu gerektirir, bu da elektro-optik etkinin (Pockels etkisi [8]) kullanımını özellikle arzu edilir hale getirir.
2. SOH yaklaşımı
Son zamanlarda silikon-organik hibrit (SOH) yaklaşımı önerilmiştir [9–12]. Bir SOH modülatörünün örneği Şekil 1(a)'da gösterilmiştir. Optik alanı yönlendiren bir yarık dalga kılavuzundan ve optik dalga kılavuzunu metalik elektrotlara elektriksel olarak bağlayan iki silikon şeritten oluşur. Elektrotlar, optik kayıpları önlemek için optik mod alanının dışında yer almaktadır [13], Şekil 1(b). Cihaz, yarığı homojen bir şekilde dolduran elektro-optik organik bir malzeme ile kaplanmıştır. Modülasyon voltajı 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 indeksini değiştirir. Yarık yaklaşık 100 nm genişliğinde olduğundan, çoğu malzemenin dielektrik dayanımının büyüklük mertebesinde çok güçlü modülasyon alanları oluşturmak için birkaç volt yeterlidir. Yapı, hem modüle edici hem de optik alanların yuva içinde yoğunlaştırılması nedeniyle yüksek modülasyon verimliliğine sahiptir, Şekil 1(b) [14]. Nitekim, alt voltajlı çalışma ile SOH modülatörlerinin ilk uygulamaları [11] zaten gösterilmiş ve 40 GHz'e kadar sinüzoidal modülasyon gösterilmiştir [15,16]. Bununla birlikte, düşük voltajlı yüksek hızlı SOH modülatörleri oluşturmadaki zorluk, yüksek iletkenliğe sahip bir bağlantı şeridi oluşturmaktır. Eşdeğer bir devrede yuva, bir kapasitör C 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 katkılanması önerilmiştir [10,14]. Katkılama, silikon şeritlerin iletkenliğini artırırken (ve dolayısıyla optik kayıpları artırırken), elektron hareketliliği safsızlık saçılmasıyla bozulduğu için ek bir kayıp cezası ödenir [10,14,19]. Dahası, en son yapılan üretim denemeleri beklenmedik derecede düşük iletkenlik gösterdi.
Çin'in "Silikon Vadisi" olarak bilinen Pekin Zhongguancun'da bulunan Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., yerli ve yabancı araştırma kurumlarına, araştırma enstitülerine, üniversitelere ve işletmelerin bilimsel araştırma personeline hizmet vermeye adanmış yüksek teknoloji bir kuruluştur. Şirketimiz esas 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 inovasyonun ardından, belediye, askeri, ulaşım, elektrik enerjisi, finans, eğitim, tıp ve diğer sektörlerde yaygın olarak kullanılan zengin ve mükemmel bir fotoelektrik ürün serisi oluşturmuştur.
Sizinle iş birliği yapmayı dört gözle bekliyoruz!
Yayın tarihi: 29 Mart 2023