Lityum niobatın ince filminin rolüelektro-optik modülatör
Endüstrinin başlangıcından günümüze kadar, tek fiberli iletişimin kapasitesi milyonlarca kat artmış, az sayıda ileri teknoloji araştırması ise on milyonlarca katı aşmıştır. Lityum niobat, endüstrimizin bu aşamasında büyük rol oynamıştır. Optik fiber iletişiminin ilk dönemlerinde, optik sinyalin modülasyonu doğrudan lityum niobat üzerine ayarlanmaktaydı.lazerBu modülasyon modu, düşük bant genişliğine sahip veya kısa mesafeli uygulamalar için kabul edilebilir. Yüksek hızlı modülasyon ve uzun mesafeli uygulamalar için ise bant genişliği yetersiz kalacak ve iletim kanalı uzun mesafeli uygulamaların gereksinimlerini karşılamak için çok pahalı olacaktır.
Optik fiber iletişiminin ortasında, iletişim kapasitesindeki artışı karşılamak için sinyal modülasyonu giderek hızlanmakta ve optik sinyal modülasyon modu ayrışmaya başlamaktadır; kısa mesafeli ağlarda ve uzun mesafeli ana hat ağlarında farklı modülasyon modları kullanılmaktadır. Kısa mesafeli ağlarda düşük maliyetli doğrudan modülasyon kullanılırken, uzun mesafeli ana hat ağlarında lazerden ayrı bir "elektro-optik modülatör" kullanılmaktadır.
Elektro-optik modülatör, sinyali modüle etmek için Machzender girişim yapısını kullanır; ışık elektromanyetik dalgadır ve elektromanyetik dalganın kararlı girişimi için kararlı frekans, faz ve polarizasyon kontrolü gerekir. Sıklıkla girişim saçakları, açık ve koyu saçaklar olarak adlandırılan bir terimden bahsederiz; açık saçaklar elektromanyetik girişimin güçlendiği alan, koyu saçaklar ise elektromanyetik girişimin enerjiyi zayıflattığı alandır. Machzender girişimi, aynı ışının bölünmesinden sonra fazının kontrol edilmesiyle girişim etkisinin kontrol edildiği özel bir yapıya sahip bir interferometre türüdür. Başka bir deyişle, girişim fazının kontrol edilmesiyle girişim sonucu kontrol edilebilir.
Lityum niobat, optik fiber iletişiminde kullanılan bir malzemedir; yani, voltaj seviyesini (elektrik sinyali) kullanarak ışığın fazını kontrol edebilir ve ışık sinyalinin modülasyonunu sağlayabilir. Bu, elektro-optik modülatör ile lityum niobat arasındaki ilişkiyi ortaya koymaktadır. Modülatörümüz, hem elektrik sinyalinin bütünlüğünü hem de optik sinyalin modülasyon kalitesini dikkate almayı gerektiren bir elektro-optik modülatördür. İndiyum fosfit ve silikon fotoniklerin elektrik sinyal kapasitesi lityum niobattan daha iyidir ve optik sinyal kapasitesi biraz daha zayıf olsa da kullanılabilir, bu da pazar fırsatını yakalamak için yeni bir yol yaratmaktadır.
Mükemmel elektriksel özelliklerine ek olarak, indiyum fosfit ve silikon fotonik, lityum niobatın sahip olmadığı minyatürleştirme ve entegrasyon avantajlarına sahiptir. İndiyum fosfit, lityum niobattan daha küçüktür ve daha yüksek bir entegrasyon derecesine sahiptir; silikon fotonik ise indiyum fosfitten daha küçüktür ve daha yüksek bir entegrasyon derecesine sahiptir. Lityum niobatın baş kısmı...modülatörİndiyum fosfitten iki kat daha uzundur ve yalnızca modülatör görevi görebilir, diğer işlevleri entegre edemez.
Şu anda elektro-optik modülatörler 100 milyar sembol hızına (128G, 128 milyar) ulaşmış durumda ve lityum niobat, rekabete katılmak için yeniden mücadeleye girmiş durumda ve yakın gelecekte bu çağa öncülük ederek 250 milyar sembol hızı pazarına girmeyi hedefliyor. Lityum niobatın bu pazarı yeniden ele geçirmesi için, indiyum fosfit ve silikon fotonların sahip olduğu ancak lityum niobatın sahip olmadığı özellikleri analiz etmesi gerekiyor: Elektriksel kapasite, yüksek entegrasyon ve minyatürleştirme.
Lityum niobatın değişimi üç açıdan ele alınabilir: Birinci açı, elektriksel kapasitenin nasıl geliştirileceği; ikinci açı, entegrasyonun nasıl geliştirileceği; üçüncü açı ise minyatürleştirmenin nasıl sağlanacağıdır. Bu üç teknik açıya çözüm, tek bir işlem gerektirir: Lityum niobat malzemesini ince film haline getirmek, optik dalga kılavuzu olarak çok ince bir lityum niobat tabakası çıkarmak, elektrotu yeniden tasarlamak, elektriksel kapasiteyi artırmak, elektrik sinyalinin bant genişliğini ve modülasyon verimliliğini iyileştirmek. Elektriksel yeteneği geliştirmek. Bu film ayrıca silikon levhaya da yapıştırılarak karma entegrasyon sağlanabilir; lityum niobat modülatör olarak, silikon fotonun geri kalanı entegre edilir. Silikon fotonun minyatürleştirme yeteneği herkesçe açıktır; lityum niobat filmi ve silikon ışığın karma entegrasyonu, entegrasyonu iyileştirir ve doğal olarak minyatürleştirmeyi sağlar.
Yakın gelecekte, elektro-optik modülatörler 200 milyar sembol hızına ulaşmak üzereyken, indiyum fosfit ve silikon fotonlarının optik dezavantajları giderek daha belirgin hale geliyor ve lityum niobatın optik avantajı giderek daha da öne çıkıyor. Lityum niobat ince film, bu malzemenin modülatör olarak dezavantajlarını iyileştiriyor ve endüstri bu "ince film lityum niobat"a, yani ince filme odaklanıyor.lityum niobat modülatörüİnce film lityum niobatın elektro-optik modülatörler alanındaki rolü budur.
Yayın tarihi: 22 Ekim 2024