Araştırma ilerlemesiince film lityum niobat elektro-optik modülatör
Elektro-optik modülatör, optik iletişim sisteminin ve mikrodalga fotonik sisteminin temel cihazıdır. Uygulanan elektrik alanın neden olduğu malzemenin kırılma indeksini değiştirerek, serbest uzayda veya optik dalga kılavuzunda yayılan ışığı düzenler. Geleneksel lityum niobatelektro-optik modülatörElektro-optik malzeme olarak büyük miktarda lityum niobat malzemesi kullanılır. Tek kristalli lityum niobat malzemesi, titanyum difüzyonu veya proton değişimi işlemi yoluyla yerel olarak katkılanarak dalga kılavuzu oluşturulur. Çekirdek katman ile kaplama katmanı arasındaki kırılma indisi farkı çok küçüktür ve dalga kılavuzunun ışık alanına bağlanma yeteneği zayıftır. Paketlenmiş elektro-optik modülatörün toplam uzunluğu genellikle 5~10 cm'dir.
Lityum Niobat Yalıtkan (LNOI) teknolojisi, lityum niobat elektro-optik modülatörlerin büyük boyutlu olma sorununu çözmek için etkili bir yol sunmaktadır. Dalga kılavuzu çekirdek katmanı ile kaplama katmanı arasındaki kırılma indisi farkı 0,7'ye kadar çıkmaktadır; bu da dalga kılavuzunun optik mod bağlama yeteneğini ve elektro-optik düzenleme etkisini büyük ölçüde artırmakta ve elektro-optik modülatör alanında araştırma açısından önemli bir konu haline gelmektedir.
Mikro işleme teknolojisindeki ilerlemeler sayesinde, LNOI platformuna dayalı elektro-optik modülatörlerin geliştirilmesinde hızlı bir ilerleme kaydedilmiş olup, daha kompakt boyut ve sürekli performans iyileştirmesi eğilimi göstermektedir. Kullanılan dalga kılavuzu yapısına göre, tipik ince film lityum niobat elektro-optik modülatörler, doğrudan kazınmış dalga kılavuzu elektro-optik modülatörler ve yüklü hibritlerdir.dalga kılavuzu modülatörlerive hibrit silikon entegre dalga kılavuzlu elektro-optik modülatörler.
Şu anda, kuru aşındırma işlemindeki iyileştirmeler, ince film lityum niobat dalga kılavuzunun kayıplarını büyük ölçüde azaltmaktadır; tepe yükleme yöntemi, yüksek aşındırma işlemi zorluğu sorununu çözmekte ve 1 V'den daha düşük yarım dalga voltajına sahip lityum niobat elektro-optik modülatörün gerçekleştirilmesini sağlamaktadır; olgun SOI teknolojisiyle birleşimi ise foton ve elektron hibrit entegrasyonu trendine uymaktadır. İnce film lityum niobat teknolojisi, düşük kayıp, küçük boyut ve geniş bant genişliğine sahip entegre elektro-optik modülatörün çip üzerinde gerçekleştirilmesinde avantajlara sahiptir. Teorik olarak, 3 mm ince film lityum niobat itme-çekme modülatörününM⁃Z modülatörünün3 dB elektro-optik bant genişliği 400 GHz'e kadar ulaşabilir ve deneysel olarak hazırlanan ince film lityum niobat modülatörünün bant genişliğinin 100 GHz'in biraz üzerinde olduğu bildirilmiştir; bu da teorik üst sınırdan hala çok uzaktır. Temel yapısal parametrelerin optimizasyonuyla elde edilen iyileştirme sınırlıdır. Gelecekte, standart eş düzlemli dalga kılavuzu elektrotunu bölümlü mikrodalga elektrotu olarak tasarlamak gibi yeni mekanizmalar ve yapılar keşfetme perspektifinden bakıldığında, modülatörün performansı daha da iyileştirilebilir.
Ek olarak, entegre modülatör çip paketlemesinin ve lazerler, dedektörler ve diğer cihazlarla çip üzerinde heterojen entegrasyonun gerçekleştirilmesi, ince film lityum niobat modülatörlerinin gelecekteki gelişimi için hem bir fırsat hem de bir zorluk teşkil etmektedir. İnce film lityum niobat elektro-optik modülatör, mikrodalga foton, optik iletişim ve diğer alanlarda daha önemli bir rol oynayacaktır.
Yayın tarihi: 07-08-2025