Viši integrirani elektro-optički modulator tankog filma

Visoka linearnostelektro-optički modulatori mikrovalna primjena fotona
Uz sve veće zahtjeve komunikacijskih sustava, kako bi se dodatno poboljšala učinkovitost prijenosa signala, ljudi će se spajati fotone i elektrone kako bi postigli komplementarne prednosti, a rodit će se i mikrovalna fotonika. Elektrooptički modulator potreban je za pretvorbu električne energije u svjetlostMikrovalni fotonski sustavi, a ovaj ključni korak obično određuje performanse cijelog sustava. Budući da je pretvaranje radiofrekvencijskog signala u optičku domenu analogni signalni postupak i običanelektro-optički modulatoriimaju svojstvenu nelinearnost, postoji ozbiljna izobličenja signala u procesu pretvorbe. Da bi se postigla približna linearna modulacija, radna točka modulatora obično se fiksira na točki ortogonalne pristranosti, ali još uvijek ne može ispuniti zahtjeve mikrovalne fotonske veze za linearnu modulatora. Hitno su potrebni elektro-optički modulatori s visokom linearnošću.

Modulacija indeksa refrata velike brzine silikonskih materijala obično se postiže učinkom slobodnog nosača plazme disperzije (FCD). I FCD efekt i modulacija PN Junction su nelinearni, što silicijski modulator čini manje linearnim od modulatora litij niobata. Materijali litij niobate izlikuju izvrsnoelektro-optička modulacijaSvojstva zbog učinka puckera. Istovremeno, materijal litij niobate ima prednosti velike propusnosti, dobre modulacijske karakteristike, niskog gubitka, jednostavne integracije i kompatibilnosti s postupkom poluvodiča, uporabe tankog filmskog litij niobata kako bi se napravio visoko-performansa elektro-optička modulatora, u usporedbi s silikonom, ali i kratkim pločama, ali i do postizanja visokog ploča, ali i do postizanja visokog ploča. Tanki film litij niobate (LNOI) elektro-optički modulator na izolatoru postao je obećavajući razvojni smjer. S razvojem tehnologije pripreme materijala litij niobata i tehnologije jetkanja valovoda i tehnologije jetkanja valovoda, visoka učinkovitost pretvorbe i veća integracija elektro-optičkog modulatora tankog filma Niobate postala je polje međunarodne akademije i industrije.

Karakteristike tankog filma litij niobate
U Sjedinjenim Državama PLANIRANJE DAP AR -a napravilo je sljedeću procjenu materijala za litij niobate: Ako je središte elektroničke revolucije nazvano po silicijskom materijalu koji to omogućuje, tada će rodno mjesto fotoničke revolucije vjerojatno biti nazvano po litij niobateu. To je zato što litij niobat integrira elektro-optički učinak, akustito-optički učinak, piezoelektrični učinak, termoelektrični učinak i fotorefraktivni učinak u jednom, baš poput silikonskih materijala u polju optike.

U smislu karakteristika optičkog prijenosa, INP materijal ima najveći gubitak prijenosa na čipu zbog apsorpcije svjetlosti u najčešće korištenom opsegu 1550 nm. SIO2 i silicij nitrid imaju najbolje karakteristike prijenosa, a gubitak može dostići razinu od ~ 0,01dB/cm; Trenutno, gubitak valovoda tanko-filma valovoda litij niobata može dostići razinu od 0,03 dB/cm, a gubitak tanko-filma valovoda litij niobata može se dodatno smanjiti kontinuiranim poboljšanjem tehnološke razine u budućnosti. Stoga će tanki filmski litij niobate materijal pokazati dobre performanse za pasivne svjetlosne strukture poput fotosintetskog puta, shunt -a i mikroradiranja.

U smislu stvaranja svjetlosti, samo INP ima mogućnost izravno emitiranja svjetla; Stoga je za primjenu mikrovalnih fotona potrebno uvesti izvor svjetlosti na temelju INP -a na fotonskom integriranom čipu utemeljenom na LNOI načinom povratnog zavarivanja ili epitaksijalnog rasta. U pogledu modulacije svjetla, naglašeno je da je tanki film litij niobate lakše postići veću propusnost modulacije, niži napon polu-vala i niži gubitak prijenosa od INP i SI. Nadalje, visoka linearnost elektro-optičke modulacije materijala za litij niobate tankih filmova ključna je za sve mikrovalne fotonske primjene.

U pogledu optičkog usmjeravanja, elektro-optički odziv visoko brzine tankog filma litij niobat materijala čini optički prekidač na bazi LNOI-a sposoban za prebacivanje optičkog usmjeravanja velike brzine, a potrošnja energije takvog prebacivanja velike brzine također je vrlo niska. Za tipičnu primjenu integrirane mikrovalne foton tehnologije, optički kontrolirani čip za oblikovanje snopa ima mogućnost prebacivanja brzih brzina kako bi se zadovoljile potrebe skeniranja brzog snopa, a karakteristike ultra-niske potrošnje električne energije dobro su prilagođene strogim zahtjevima sustava u faznom nizu. Iako optički prekidač temeljen na INP-u može realizirati i prebacivanje optičkih staza velike brzine, uvesti će veliki šum, pogotovo kada je višeslojni optički prekidač kaskadno, koeficijent buke će se ozbiljno pogoršati. Materijali silicija, siO2 i silicija nitrida mogu mijenjati optičke staze samo kroz termo-optički učinak ili efekt disperzije nosača, koji ima nedostatke velike potrošnje energije i spore brzine prebacivanja. Kad je veličina nizova faza velika, ne može udovoljiti zahtjevima potrošnje energije.

U smislu optičkog pojačanja,Optičko pojačalo poluvodiča (Soa) Na temelju INP -a zrelo je za komercijalnu upotrebu, ali ima nedostatke visokog koeficijenta buke i niske izlazne snage zasićenja, što ne pogoduje primjeni mikrovalnih fotona. Parametrijski postupak pojačanja tanko-filma valovoda litij niobata na temelju periodične aktivacije i inverzije može postići malu buku i veliku snagu optičkog pojačanja, što može dobro ispuniti zahtjeve integrirane mikrovalne foton tehnologije za optičko pojačavanje na čipu.

U smislu otkrivanja svjetlosti, tanki film litij niobate ima dobre karakteristike prijenosa na svjetlo u opsegu 1550 nm. Funkcija fotoelektrične pretvorbe ne može se realizirati, tako da se za mikrovalne fotonske aplikacije kako bi se zadovoljile potrebe fotoelektrične pretvorbe na čipu. Ingaas ili Ge-Si jedinice za otkrivanje trebaju se uvesti na fotonski integrirani čipovi na bazi LNOI-a pomoću zavarivanja ili epitaksijalnog rasta. U pogledu spajanja s optičkim vlaknima, jer je sam optičko vlakno materijal SIO2, polje Mode of SiO2 valovoda ima najveći stupanj podudaranja s poljem optičkih vlakana, a spajanje je najprikladnije. Promjer polja moda snažno ograničenog valovoda tankog filma litij niobat je oko 1 μm, što se prilično razlikuje od polja optičkog vlakna, tako da se mora provesti pravilna transformacija spota kako bi se uskladila polje optičkog vlakana.

U pogledu integracije, ima li različiti materijali visokog integracijskog potencijala uglavnom ovisi o radijusu savijanja valovoda (pod utjecajem ograničenja polja valovoda). Snažno ograničeni valovod omogućava manji polumjer savijanja, što više pogoduje realizaciji visoke integracije. Stoga, valovodi litija niobata tankih filma imaju potencijal za postizanje visoke integracije. Stoga, pojava tankog filmskog litija niobata omogućuje da litij niobate materijal zaista igra ulogu optičkog "silicija". Za primjenu mikrovalnih fotona, prednosti tankog filma litij niobate su očiglednije.