Napredak istraživanjaelektrooptički modulator tankog filma litij-niobata
Elektrooptički modulator je središnji uređaj optičkog komunikacijskog sustava i mikrovalnog fotonskog sustava. Regulira svjetlost koja se širi u slobodnom prostoru ili optičkom valovodu promjenom indeksa loma materijala uzrokovanog primijenjenim električnim poljem. Tradicionalni litijev niobatelektrooptički modulatorKoristi rasuti litijev niobat kao elektrooptički materijal. Monokristalni litijev niobat lokalno je dopiran kako bi se formirao valovod putem difuzije titana ili procesa protonske izmjene. Razlika indeksa loma između jezgrenog sloja i sloja obloge je vrlo mala, a valovod ima slabu sposobnost vezanja na svjetlosno polje. Ukupna duljina pakiranog elektrooptičkog modulatora obično je 5~10 cm.
Tehnologija litijevog niobata na izolatoru (LNOI) pruža učinkovit način rješavanja problema velikih dimenzija elektrooptičkog modulatora od litijevog niobata. Razlika indeksa loma između jezgrenog sloja valovoda i sloja obloge iznosi do 0,7, što uvelike poboljšava sposobnost vezanja optičkih modova i učinak elektrooptičke regulacije valovoda, te je postalo istraživačka žarišna točka u području elektrooptičkog modulatora.
Zbog napretka tehnologije mikroobrade, razvoj elektrooptičkih modulatora temeljenih na LNOI platformi brzo je napredovao, pokazujući trend kompaktnije veličine i kontinuiranog poboljšanja performansi. Prema korištenoj strukturi valovoda, tipični tankoslojni litij-niobatni elektrooptički modulatori su izravno ugravirani valovodni elektrooptički modulatori, opterećeni hibridni...modulatori valovodai hibridne silicijske integrirane elektrooptičke modulatore valovoda.
Trenutno, poboljšanje procesa suhog jetkanja uvelike smanjuje gubitke tankog filma litij-niobatnog valovoda, metoda grebenskog opterećenja rješava problem velike težine procesa jetkanja i ostvaruje elektrooptički modulator litij-niobata s naponom manjim od 1 V poluvala, a kombinacija sa zrelom SOI tehnologijom u skladu je s trendom hibridne integracije fotona i elektrona. Tehnologija tankog filma litij-niobata ima prednosti u ostvarivanju integriranog elektrooptičkog modulatora na čipu s malim gubicima, malom veličinom i velikom propusnošću. Teoretski se predviđa da će tanki film litij-niobata od 3 mm biti push-pull.M⁃Z modulatoriElektrooptička propusnost od 3dB može doseći i do 400 GHz, a propusnost eksperimentalno pripremljenog tankoslojnog litijevog niobatnog modulatora iznosi nešto više od 100 GHz, što je još uvijek daleko od teorijske gornje granice. Poboljšanje postignuto optimizacijom osnovnih strukturnih parametara je ograničeno. U budućnosti, s gledišta istraživanja novih mehanizama i struktura, poput projektiranja standardne koplanarne valovodne elektrode kao segmentirane mikrovalne elektrode, performanse modulatora mogu se dodatno poboljšati.
Osim toga, realizacija integriranog pakiranja modulatorskih čipova i heterogene integracije na čipu s laserima, detektorima i drugim uređajima predstavlja i priliku i izazov za budući razvoj tankoslojnih litij-niobatnih modulatora. Tankoslojni elektrooptički modulator litij-niobata igrat će važniju ulogu u mikrovalnim fotonima, optičkoj komunikaciji i drugim područjima.
Vrijeme objave: 07.04.2025.