Yüksek doğrusallıkelektro-optik modülatörve mikrodalga foton uygulaması
İletişim sistemlerinin artan gereksinimleri ile, sinyallerin iletim verimliliğini daha da artırmak için insanlar tamamlayıcı avantajlar elde etmek için fotonları ve elektronları kaynaştıracak ve mikrodalga fotonikler doğacaktır. Elektro-optik modülatör, elektriğin ışığa dönüştürülmesi için gereklidir.mikrodalga fotonik sistemlerve bu anahtar adım genellikle tüm sistemin performansını belirler. Radyo frekans sinyalinin optik alana dönüştürülmesi analog bir sinyal işlemi ve sıradanElektro-optik modülatörlerDoğal doğrusal olmayanlığa sahip olmak, dönüşüm sürecinde ciddi sinyal bozulması vardır. Yaklaşık doğrusal modülasyon elde etmek için, modülatörün çalışma noktası genellikle dik önyargı noktasında sabitlenir, ancak yine de modülatörün doğrusallığı için mikrodalga foton bağlantısının gereksinimlerini karşılayamaz. Yüksek doğrusallığa sahip elektro-optik modülatörlere acilen gereklidir.
Silikon malzemelerin yüksek hızlı kırılma indeks modülasyonu genellikle serbest taşıyıcı plazma dispersiyon (FCD) etkisi ile elde edilir. Hem FCD etkisi hem de PN bağlantı modülasyonu doğrusal değildir, bu da silikon modülatörünü lityum niobat modülatöründen daha az doğrusal hale getirir. Lityum niobat malzemeleri mükemmel sergilerelektro-optik modülasyonPucker etkileri nedeniyle özellikler. Aynı zamanda, lityum niobat malzemesi, büyük bant genişliği, iyi modülasyon özellikleri, düşük kayıp, kolay entegrasyon ve yarı iletken işlemle uyumluluk, yüksek performanslı elektro-optik modülatörün kullanımı, yüksek performanslı elektro-optik modülatör kullanımı, silicon neredeyse hiç “kısa plaka” ile karşılaştırıldığında, aynı zamanda yüksek doğrusallık elde etmek için. Yalıtımcı üzerinde ince film lityum niobat (LNOI) elektro-optik modülatör umut verici bir gelişim yönü haline gelmiştir. İnce film lityum niobat malzeme hazırlama teknolojisi ve dalga kılavuzu aşındırma teknolojisinin geliştirilmesi ile, yüksek dönüşüm verimliliği ve ince film lityum niobat elektro-optik modülatörünün daha yüksek entegrasyonu uluslararası akademik ve endüstri alanı haline gelmiştir.
İnce film lityum niobat özellikleri
Amerika Birleşik Devletleri'nde DAP AR Planlama, lityum niobat malzemelerinin aşağıdaki değerlendirmesini yaptı: Elektronik devrimin merkezi bunu mümkün kılan silikon malzemeden sonra adlandırılırsa, fotonik devriminin doğum yerinin lityum niobattan sonra adlandırılması muhtemeldir. Bunun nedeni, lityum niobatın, optik alanındaki silikon malzemeler gibi elektro-optik etki, akusto-optik etki, piezoelektrik etki, termoelektrik etki ve fotorefraktif etki entegre etmesidir.
Optik iletim özellikleri açısından, INP malzemesi, yaygın olarak kullanılan 1550nm bantta ışığın emilmesi nedeniyle en büyük çip içi iletim kaybına sahiptir. SiO2 ve silikon nitrür en iyi iletim özelliklerine sahiptir ve kayıp ~ 0.01dB/cm seviyesine ulaşabilir; Şu anda, ince film lityum niobat dalga kılavuzunun dalga kılavuzu kaybı 0.03dB/cm seviyesine ulaşabilir ve ince film lityum niobat dalga kılavuzu kaybı, gelecekte teknolojik seviyenin sürekli iyileştirilmesi ile daha da azaltılma potansiyeline sahiptir. Bu nedenle, ince film lityum niobat malzemesi, fotosentetik yol, şant ve mikroring gibi pasif ışık yapıları için iyi performans gösterecektir.
Işık üretimi açısından, sadece INP ışığı doğrudan yayma yeteneğine sahiptir; Bu nedenle, mikrodalga fotonların uygulanması için, INP tabanlı ışık kaynağını, kaynak veya epitaksiyal büyüme geri yükleme yoluyla LNOI tabanlı fotonik entegre çip üzerine tanıtmak gerekir. Işık modülasyonu açısından, daha büyük modülasyon bant genişliği, daha düşük yarım dalga voltajı ve INP ve SI'dan daha düşük şanzıman kaybının elde edilmesi daha kolay olduğu vurgulanmıştır. Ayrıca, ince film lityum niobat malzemelerinin elektro-optik modülasyonunun yüksek doğrusallığı, tüm mikrodalga foton uygulamaları için gereklidir.
Optik yönlendirme açısından, ince film lityum niobat malzemesinin yüksek hızlı elektro-optik tepkisi, LNOI tabanlı optik anahtarı yüksek hızlı optik yönlendirme anahtarlamasını yapabilir ve bu tür yüksek hızlı anahtarlamanın güç tüketimi de çok düşüktür. Entegre mikrodalga foton teknolojisinin tipik uygulaması için, optik olarak kontrol edilen ışın oluşturma çipi, hızlı ışın taramasının ihtiyaçlarını karşılamak için yüksek hızlı anahtarlama yeteneğine sahiptir ve ultra düşük güç tüketiminin özellikleri büyük ölçekli aşamalı dizi sisteminin katı gereksinimlerine iyi uyarlanmıştır. INP tabanlı optik anahtar, yüksek hızlı optik yol anahtarlamasını da gerçekleştirebilse de, özellikle çok seviyeli optik anahtar basamaklı olduğunda büyük gürültü getirecektir, gürültü katsayısı ciddi şekilde bozulacaktır. Silikon, SiO2 ve silikon nitrür malzemeleri, optik yolları sadece yüksek güç tüketimi ve yavaş anahtarlama hızının dezavantajlarına sahip termo-optik etki veya taşıyıcı dispersiyon etkisi ile değiştirebilir. Aşamalı dizinin dizi boyutu büyük olduğunda, güç tüketimi gereksinimlerini karşılayamaz.
Optik amplifikasyon açısından,yarı iletken optik amplifikatör (SOA) INP'ye dayanan ticari kullanım için olgun olmuştur, ancak mikrodalga fotonlarının uygulanmasına elverişli olmayan yüksek gürültü katsayısı ve düşük doygunluk çıkış gücünün dezavantajlarına sahiptir. Periyodik aktivasyon ve tersine çevrilmeye dayanan ince film lityum niobat dalga kılavuzunun parametrik amplifikasyon işlemi, çip üstü optik amplifikasyon için entegre mikrodalga foton teknolojisinin gereksinimlerini iyi karşılayabilen düşük gürültü ve yüksek güç çip üzerindeki optik amplifikasyon elde edebilir.
Işık tespiti açısından, ince film lityum niobat, 1550 nm bantta ışığa iyi iletim özelliklerine sahiptir. Fotoelektrik dönüşümün fonksiyonu gerçekleştirilemez, bu nedenle çipte fotoelektrik dönüşüm ihtiyaçlarını karşılamak için mikrodalga foton uygulamaları için. INGAA'lar veya GE-SI algılama birimlerinin, kaynak veya epitaksiyal büyümeyi geri yükleyerek LNOI tabanlı fotonik entegre yongalarda tanıtılması gerekir. Optik fiber ile bağlantı açısından, optik fiberin kendisi SIO2 malzemesi olduğundan, SiO2 dalga kılavuzunun mod alanı, optik fiber mod alanı ile en yüksek eşleşen dereceye sahiptir ve kuplaj en uygun olanıdır. İnce film lityum niobatın güçlü kısıtlı dalga kılavuzunun mod alanı çapı, optik fiberin mod alanından oldukça farklı olan yaklaşık 1μm'dir, bu nedenle optik fiber modu alanına uyacak şekilde uygun mod nokta dönüşümü yapılmalıdır.
Entegrasyon açısından, çeşitli malzemelerin yüksek bir entegrasyon potansiyeli olup olmadığı esas olarak dalga kılavuzunun bükülme yarıçapına bağlıdır (dalga kılavuzu modu alanının sınırlamasından etkilenir). Güçlü kısıtlı dalga kılavuzu, yüksek entegrasyonun gerçekleşmesine daha elverişli olan daha küçük bir bükülme yarıçapına izin verir. Bu nedenle, ince film lityum niobat dalga kılavuzları yüksek entegrasyon elde etme potansiyeline sahiptir. Bu nedenle, ince film lityum niobat görünümü, lityum niobat malzemesinin optik “silikon” rolünü gerçekten oynamasını mümkün kılar. Mikrodalga fotonlarının uygulanması için ince film lityum niobatın avantajları daha açıktır.
Gönderme Zamanı: Nisan-23-2024