Jedno od najvažnijih svojstava optičkog modulatora je njegova brzina modulacije ili propusnost, koja bi trebala biti barem jednako brza kao i dostupna elektronika.Tranzistori koji imaju tranzitne frekvencije znatno iznad 100 GHz već su demonstrirani u 90 nm tehnologiji silicija, a brzina će se dodatno povećati kako se smanjuje minimalna veličina značajke [1].Međutim, širina pojasa današnjih modulatora na bazi silicija je ograničena.Silicij ne posjeduje χ(2)-nelinearnost zbog svoje centro-simetrične kristalne strukture.Korištenje napetog silicija već je dovelo do zanimljivih rezultata [2], ali nelinearnosti još ne dopuštaju praktične uređaje.Najsuvremeniji silicijevi fotonski modulatori stoga se još uvijek oslanjaju na disperziju slobodnih nositelja u pn ili pin spojevima [3-5].Pokazalo se da prednapredni spojevi pokazuju umnožak napona i duljine tako nizak kao VπL = 0,36 V mm, ali je brzina modulacije ograničena dinamikom manjinskih nositelja.Ipak, brzine prijenosa podataka od 10 Gbit/s generirane su uz pomoć prednaglasavanja električnog signala [4].Korištenjem spojeva s obrnutom prednapetošću umjesto toga, širina pojasa je povećana na oko 30 GHz [5,6], ali je umnožak duljine napona porastao na VπL = 40 V mm.Nažalost, takvi fazni modulatori s efektom plazme također proizvode neželjenu modulaciju intenziteta [7] i reagiraju nelinearno na primijenjeni napon.Napredni modulacijski formati poput QAM-a zahtijevaju, međutim, linearni odziv i čistu faznu modulaciju, čineći iskorištavanje elektrooptičkog učinka (Pockelsov učinak [8]) posebno poželjnim.
2. SOH pristup
Nedavno je predložen silicij-organski hibridni (SOH) pristup [9-12].Primjer SOH modulatora prikazan je na slici 1(a).Sastoji se od proreznog valovoda koji vodi optičko polje i dvije silikonske trake koje električno povezuju optički valovod s metalnim elektrodama.Elektrode su smještene izvan optičkog modalnog polja kako bi se izbjegli optički gubici [13], slika 1(b).Uređaj je obložen elektrooptičkim organskim materijalom koji ravnomjerno ispunjava utor.Modulirajući napon prenosi metalni električni valovod i pada preko utora zahvaljujući vodljivim silikonskim trakama.Rezultirajuće električno polje zatim mijenja indeks loma u prorezu kroz ultrabrzi elektrooptički učinak.Budući da utor ima širinu reda veličine 100 nm, nekoliko volti je dovoljno za generiranje vrlo jakih modulirajućih polja koja su u redu veličine dielektrične čvrstoće većine materijala.Struktura ima visoku učinkovitost modulacije budući da su i modulirajuće i optičko polje koncentrirano unutar utora, slika 1(b) [14].Doista, prve implementacije SOH modulatora s radom ispod napona [11] već su pokazane, a demonstrirana je i sinusna modulacija do 40 GHz [15,16].Međutim, izazov u izgradnji niskonaponskih SOH modulatora velike brzine je stvoriti visoko vodljivu spojnu traku.U ekvivalentnom krugu utor se može prikazati kondenzatorom C, a vodljive trake otpornicima R, slika 1(b).Odgovarajuća vremenska konstanta RC određuje propusnost uređaja [10,14,17,18].Kako bi se smanjio otpor R, predloženo je dopiranje silicijskih traka [10,14].Dok dopiranje povećava vodljivost silicijskih traka (i stoga povećava optičke gubitke), plaća se dodatna kazna za gubitak jer je pokretljivost elektrona oslabljena raspršenjem nečistoća [10,14,19].Štoviše, najnoviji pokušaji izrade pokazali su neočekivano nisku vodljivost.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. smještena u kineskoj “Silikonskoj dolini” – Beijing Zhongguancun, visoko je tehnološko poduzeće posvećeno opsluživanju domaćih i stranih istraživačkih institucija, istraživačkih instituta, sveučilišta i poslovnog znanstveno-istraživačkog osoblja.Naša tvrtka se uglavnom bavi neovisnim istraživanjem i razvojem, dizajnom, proizvodnjom, prodajom optoelektroničkih proizvoda, te pruža inovativna rješenja i profesionalne, personalizirane usluge za znanstvene istraživače i industrijske inženjere.Nakon godina neovisnih inovacija, formirao je bogatu i savršenu seriju fotoelektričnih proizvoda koji se široko koriste u komunalnim, vojnim, transportnim, elektroenergetskim, financijskim, obrazovnim, medicinskim i drugim industrijama.
Radujemo se suradnji s vama!
Vrijeme objave: 29. ožujka 2023