Yapının ve Performansın Tanıtımıİnce Film Lityum Niyobat Elektro-optik Modülatör
An elektro-optik modülatörİnce film lityum niobatın farklı yapılarına, dalga boylarına ve platformlarına dayalı olarak ve çeşitli tiplerinin kapsamlı performans karşılaştırmasıEOM modülatörleriAraştırma ve uygulamanın analizinin yanı sıraince film lityum niobat modülatörleridiğer alanlarda.
1. Rezonanssız boşluklu ince film lityum niobat modülatörü
Bu tip modülatörler, lityum niobat kristalinin mükemmel elektro-optik etkisine dayanmaktadır ve yüksek hızlı ve uzun mesafeli optik iletişimi sağlamada kilit bir cihazdır. Üç ana yapısı vardır:
1.1 Seyahat dalgası elektrotlu MZI modülatörü: Bu en tipik tasarımdır. Harvard Üniversitesi'ndeki Lončar araştırma grubu, 2018'de ilk kez yüksek performanslı bir versiyon elde etti ve daha sonra kuvars alt tabakalara dayalı kapasitif yükleme (yüksek bant genişliği ancak silikon tabanlı ile uyumsuz) ve alt tabaka oyulmasına dayalı silikon tabanlı uyumlu geliştirmeler de dahil olmak üzere, yüksek bant genişliği (>67 GHz) ve yüksek hızlı sinyal (örneğin 112 Gbit/s PAM4) iletimi sağlandı.
1.2 Katlanabilir MZI modülatörü: Cihaz boyutunu kısaltmak ve QSFP-DD gibi kompakt modüllere uyum sağlamak için, polarizasyon işlemi, çapraz dalga kılavuzu veya ters mikro yapı elektrotları kullanılarak cihaz uzunluğu yarıya indirilir ve 60 GHz bant genişliği elde edilir.
1.3 Tek/Çift Polarizasyonlu Tutarlı Ortogonal (IQ) Modülatör: İletim hızını artırmak için yüksek dereceli modülasyon formatı kullanır. Sun Yat-sen Üniversitesi'ndeki Cai araştırma grubu, 2020 yılında ilk çip üzerinde tek polarizasyonlu IQ modülatörünü elde etti. Gelecekte geliştirilecek çift polarizasyonlu IQ modülatör daha iyi performansa sahip olup, kuvars alt tabakaya dayalı versiyonu 1,96 Tbit/s'lik tek dalga boylu iletim hızı rekoru kırmıştır.
2. Rezonans boşluğu tipi ince film lityum niobat modülatör
Ultra küçük ve geniş bant genişliğine sahip modülatörler elde etmek için çeşitli rezonans boşluğu yapıları mevcuttur:
2.1 Fotonik kristal (PK) ve mikro halka modülatör: Rochester Üniversitesi'ndeki Lin'in araştırma grubu, ilk yüksek performanslı fotonik kristal modülatörü geliştirdi. Buna ek olarak, silikon lityum niobat heterojen entegrasyonu ve homojen entegrasyonuna dayalı mikro halka modülatörler de önerildi ve birkaç GHz bant genişliğine ulaşıldı.
2.2 Bragg ızgaralı rezonans boşluk modülatörü: Fabry Perot (FP) boşluğu, dalga kılavuzlu Bragg ızgarası (WBG) ve yavaş ışık (SL) modülatörü dahil. Bu yapılar, boyut, işlem toleransları ve performans arasında denge kurmak üzere tasarlanmıştır; örneğin, 2 × 2 FP rezonans boşluk modülatörü 110 GHz'i aşan ultra geniş bant genişliği elde eder. Bağlı Bragg ızgarasına dayalı yavaş ışık modülatörü, çalışma bant genişliği aralığını genişletir.
3. Heterojen entegre ince film lityum niobat modülatörü
Silikon tabanlı platformlarda CMOS teknolojisinin uyumluluğunu lityum niobatın mükemmel modülasyon performansıyla birleştirmek için üç ana entegrasyon yöntemi vardır:
3.1 Bağlama tipi heterojen entegrasyon: İnce film lityum niobat, benzosiklobüten (BCB) veya silikon dioksit ile doğrudan bağlanarak silikon veya silikon nitrür platformuna aktarılır ve böylece gofret seviyesinde, yüksek sıcaklıkta kararlı entegrasyon elde edilir. Modülatör, yüksek bant genişliği (>70 GHz, hatta 110 GHz'i aşan) ve yüksek hızlı sinyal iletim yeteneği sergiler.
3.2 Biriktirme dalga kılavuzu malzemesi heterojen entegrasyonu: Yük dalga kılavuzu olarak ince film lityum niobat üzerine silikon veya silikon nitrür biriktirilmesi de verimli elektro-optik modülasyon sağlar.
3.3 Mikro transfer baskı (μTP) heterojen entegrasyonu: Bu, önceden üretilmiş fonksiyonel cihazları yüksek hassasiyetli ekipmanlar aracılığıyla hedef çiplere aktararak karmaşık son işlemeyi önleyen ve büyük ölçekli üretimde kullanılması beklenen bir teknolojidir. Silikon nitrür ve silikon tabanlı platformlara başarıyla uygulanmış ve onlarca GHz bant genişliğine ulaşılmıştır.
Özetle, bu makale, yüksek performanslı ve geniş bant genişliğine sahip rezonanssız boşluk yapılarını hedeflemekten, minyatürleştirilmiş rezonanslı boşluk yapılarını keşfetmeye ve olgun silikon tabanlı fotonik platformlarla entegre olmaya kadar, ince film lityum niobat platformlarına dayalı elektro-optik modülatörlerin teknolojik yol haritasını sistematik olarak özetlemektedir. Geleneksel modülatörlerin performans darboğazını aşmada ve yüksek hızlı optik iletişimi sağlamada ince film lityum niobat modülatörlerinin muazzam potansiyelini ve sürekli ilerlemesini göstermektedir.
Yayın tarihi: 31 Mart 2026