Visokoučinkoviti elektrooptički modulator:tankoslojni litijev niobatni modulator
Elektrooptički modulator (EOM modulator) je modulator napravljen korištenjem elektrooptičkog efekta određenih elektrooptičkih kristala, koji može pretvoriti brze elektroničke signale u komunikacijskim uređajima u optičke signale. Kada se elektrooptički kristal podvrgne primijenjenom električnom polju, indeks loma elektrooptičkog kristala će se promijeniti, a karakteristike optičkog vala kristala će se također promijeniti u skladu s tim, kako bi se ostvarila modulacija amplitude, faze i polarizacijskog stanja optičkog signala te pretvorio brzi elektronički signal u komunikacijskom uređaju u optički signal putem modulacije.
Trenutno postoje tri glavne vrsteelektrooptički modulatorina tržištu: modulatori na bazi silicija, modulatori indij fosfida i tankoslojnimodulator litijevog niobataMeđu njima, silicij nema izravni elektrooptički koeficijent, performanse su općenitije, pogodan samo za proizvodnju modulatora primopredajnog modula za prijenos podataka na kratke udaljenosti, dok je indijev fosfid prikladan za primopredajni modul optičke komunikacijske mreže na srednje i velike udaljenosti, ali zahtjevi procesa integracije su izuzetno visoki, troškovi su relativno visoki, a primjena je podložna određenim ograničenjima. Nasuprot tome, kristal litijevog niobata nije samo bogat fotoelektričnim efektom, već su i fotorefraktivni efekt, nelinearni efekt, elektrooptički efekt, akustični optički efekt, piezoelektrični efekt i termoelektrični efekt jednaki jedinici, a zahvaljujući svojoj rešetkastoj strukturi i bogatoj strukturi defekata, mnoga svojstva litijevog niobata mogu se uvelike regulirati kristalnim sastavom, dopiranjem elemenata, kontrolom valentnog stanja itd. Postiže vrhunske fotoelektrične performanse, poput elektrooptičkog koeficijenta do 30,9 pm/V, znatno višeg od indijevog fosfida, te ima mali cvrkutavi efekt (cvrkutavi efekt: odnosi se na fenomen da se frekvencija unutar impulsa mijenja s vremenom tijekom procesa prijenosa laserskog impulsa. Veći cvrkutavi efekt rezultira nižim omjerom signala i šuma i nelinearnim efektom), dobar omjer ekstinkcije (prosječni omjer snage "uključenog" stanja signala i njegovog "isključenog" stanja) i vrhunsku stabilnost uređaja. Osim toga, mehanizam rada tankoslojnog litijevog niobatnog modulatora razlikuje se od mehanizma rada silicijevog modulatora i indijevog fosfidnog modulatora koji koriste nelinearne metode modulacije, koji koriste linearni elektrooptički efekt za učitavanje električno moduliranog signala na optički nosač, a brzina modulacije uglavnom je određena performansama mikrovalne elektrode, tako da se može postići veća brzina i linearnost modulacije, kao i niža potrošnja energije. Na temelju navedenog, litijev niobat postao je idealan izbor za izradu visokoučinkovitih elektrooptičkih modulatora, koji imaju širok raspon primjena u 100G/400G koherentnim optičkim komunikacijskim mrežama i ultrabrzim podatkovnim centrima, te mogu postići velike udaljenosti prijenosa veće od 100 kilometara.
Litijev niobat kao subverzivni materijal "fotonske revolucije", iako u usporedbi sa silicijem i indijevim fosfidom ima mnoge prednosti, često se pojavljuje u obliku rasutog materijala u uređaju, svjetlost je ograničena na ravninski valovod formiran difuzijom iona ili izmjenom protona, razlika indeksa loma je obično relativno mala (oko 0,02), veličina uređaja je relativno velika. Teško je zadovoljiti potrebe miniaturizacije i integracije.optički uređaji, a njegova proizvodna linija se još uvijek razlikuje od stvarne mikroelektroničke procesne linije, te postoji problem visokih troškova, pa je formiranje tankog filma važan smjer razvoja litijevog niobata koji se koristi u elektrooptičkim modulatorima.
Vrijeme objave: 24. prosinca 2024.