Linieritas anu luhurmodulator éléktro-optiksareng aplikasi foton gelombang mikro
Kalayan ningkatna sarat sistem komunikasi, pikeun ningkatkeun efisiensi transmisi sinyal, jalma-jalma bakal ngahijikeun foton sareng éléktron pikeun ngahontal kaunggulan anu saling ngalengkepan, sareng fotonik gelombang mikro bakal lahir. Modulator éléktro-optik diperyogikeun pikeun konvérsi listrik janten cahaya dinasistem fotonik gelombang mikro, sareng léngkah konci ieu biasana nangtukeun kinerja sakumna sistem. Kusabab konvérsi sinyal frékuénsi radio ka domain optik mangrupikeun prosés sinyal analog, sareng biasamodulator éléktro-optikmibanda nonlinieritas bawaan, aya distorsi sinyal anu serius dina prosés konvérsi. Pikeun ngahontal modulasi linier anu perkiraan, titik operasi modulator biasana tetep dina titik bias ortogonal, tapi tetep teu tiasa nyumponan sarat tautan foton gelombang mikro pikeun linieritas modulator. Modulator éléktro-optik kalayan linieritas anu luhur diperyogikeun pisan.
Modulasi indéks bias kecepatan tinggi tina bahan silikon biasana kahontal ku pangaruh dispersi plasma pembawa bébas (FCD). Boh pangaruh FCD sareng modulasi PN junction henteu linier, anu ngajantenkeun modulator silikon kirang linier tibatan modulator litium niobate. Bahan litium niobate nunjukkeun anu saé pisan.modulasi éléktro-optiksipat-sipatna kusabab éfék Pucker-na. Dina waktos anu sami, bahan litium niobate ngagaduhan kaunggulan bandwidth anu ageung, karakteristik modulasi anu saé, karugian anu handap, integrasi anu gampang sareng kompatibilitas sareng prosés semikonduktor, panggunaan litium niobate pilem ipis pikeun ngadamel modulator éléktro-optik kinerja tinggi, dibandingkeun sareng silikon ampir teu aya "pelat pondok", tapi ogé pikeun ngahontal linieritas anu luhur. Modulator éléktro-optik litium niobate pilem ipis (LNOI) dina insulator parantos janten arah pamekaran anu ngajangjikeun. Kalayan pamekaran téknologi persiapan bahan litium niobate pilem ipis sareng téknologi etsa waveguide, efisiensi konvérsi anu luhur sareng integrasi anu langkung luhur tina modulator éléktro-optik litium niobate pilem ipis parantos janten widang akademi sareng industri internasional.
Ciri-ciri litium niobate pilem ipis
Di Amérika Serikat, perencanaan DAP AR parantos ngadamel évaluasi bahan litium niobate ieu: upami puseur révolusi éléktronik dingaranan dumasar kana bahan silikon anu ngamungkinkeun éta, maka tempat lahirna révolusi fotonik kamungkinan dingaranan dumasar kana litium niobate. Ieu kusabab litium niobate ngahijikeun pangaruh éléktro-optik, pangaruh akusto-optik, pangaruh piezoelektrik, pangaruh termoelektrik sareng pangaruh fotorefraktif dina hiji, sapertos bahan silikon dina widang optik.
Dina hal karakteristik transmisi optik, bahan InP ngagaduhan karugian transmisi on-chip panggedéna kusabab panyerepan cahaya dina pita 1550nm anu umum dianggo. SiO2 sareng silikon nitrida ngagaduhan karakteristik transmisi anu pangsaéna, sareng karugianna tiasa ngahontal tingkat ~ 0.01dB/cm; Ayeuna, karugian pandu gelombang tina pandu gelombang litium niobate pilem ipis tiasa ngahontal tingkat 0.03dB/cm, sareng karugian pandu gelombang litium niobate pilem ipis ngagaduhan poténsi pikeun dikirangan deui kalayan perbaikan kontinyu tingkat téknologi di hareup. Ku alatan éta, bahan litium niobate pilem ipis bakal nunjukkeun kinerja anu saé pikeun struktur cahaya pasif sapertos jalur fotosintésis, shunt sareng microring.
Dina hal generasi cahaya, ngan InP anu gaduh kamampuan pikeun ngaluarkeun cahaya sacara langsung; Ku kituna, pikeun aplikasi foton gelombang mikro, perlu pikeun ngenalkeun sumber cahaya berbasis InP dina chip terintegrasi fotonik berbasis LNOI ku cara ngelas backloading atanapi pertumbuhan epitaksial. Dina hal modulasi cahaya, parantos ditekenkeun di luhur yén bahan niobate litium pilem ipis langkung gampang pikeun ngahontal bandwidth modulasi anu langkung ageung, tegangan satengah gelombang anu langkung handap sareng rugi transmisi anu langkung handap tibatan InP sareng Si. Salajengna, linieritas anu luhur tina modulasi éléktro-optik tina bahan niobate litium pilem ipis penting pisan pikeun sadaya aplikasi foton gelombang mikro.
Dina hal routing optik, réspon éléktro-optik kecepatan tinggi tina bahan litium niobate pilem ipis ngajantenkeun saklar optik berbasis LNOI sanggup ngarobih routing optik kecepatan tinggi, sareng konsumsi daya switching kecepatan tinggi sapertos kitu ogé rendah pisan. Pikeun aplikasi has téknologi foton gelombang mikro terintegrasi, chip beamforming anu dikontrol sacara optik gaduh kamampuan ngarobih kecepatan tinggi pikeun minuhan kabutuhan scanning beam gancang, sareng karakteristik konsumsi daya ultra-rendah diadaptasi kalayan saé kana sarat ketat sistem array fase skala ageung. Sanaos saklar optik berbasis InP ogé tiasa ngawujudkeun ngarobih jalur optik kecepatan tinggi, éta bakal ngenalkeun noise anu ageung, khususna nalika saklar optik multilevel di-cascade, koéfisién noise bakal parah pisan. Bahan silikon, SiO2 sareng silikon nitrida ngan ukur tiasa ngarobih jalur optik ngalangkungan pangaruh termo-optik atanapi pangaruh dispersi pamawa, anu gaduh kalemahan konsumsi daya anu luhur sareng kecepatan switching anu laun. Nalika ukuran array tina array fase ageung, éta henteu tiasa minuhan sarat konsumsi daya.
Dina hal amplifikasi optik,amplifier optik semikonduktor (SOA) dumasar kana InP parantos asak pikeun panggunaan komérsial, tapi gaduh kalemahan koéfisién noise anu luhur sareng daya kaluaran saturasi anu handap, anu henteu kondusif pikeun aplikasi foton gelombang mikro. Prosés amplifikasi parametrik tina waveguide litium niobate pilem ipis dumasar kana aktivasi sareng inversi périodik tiasa ngahontal noise anu handap sareng amplifikasi optik on-chip kakuatan anu luhur, anu tiasa nyumponan sarat téknologi foton gelombang mikro terpadu pikeun amplifikasi optik on-chip.
Dina hal deteksi cahaya, niobate litium pilem ipis mibanda karakteristik transmisi anu saé kana cahaya dina pita 1550 nm. Fungsi konvérsi fotolistrik teu tiasa direalisasikeun, janten pikeun aplikasi foton gelombang mikro, supados nyumponan kabutuhan konvérsi fotolistrik dina chip. Unit deteksi InGaAs atanapi Ge-Si kedah diwanohkeun dina chip terintegrasi fotonik berbasis LNOI ku cara ngelas backloading atanapi pertumbuhan epitaksial. Dina hal gandengan sareng serat optik, kusabab serat optik sorangan mangrupikeun bahan SiO2, medan mode waveguide SiO2 ngagaduhan derajat cocog anu pangluhurna sareng medan mode serat optik, sareng gandenganna paling merenah. Diaméter medan mode waveguide anu diwatesan kuat tina niobate litium pilem ipis nyaéta sakitar 1μm, anu rada béda ti medan mode serat optik, janten transformasi titik mode anu leres kedah dilaksanakeun pikeun cocog sareng medan mode serat optik.
Dina hal integrasi, naha rupa-rupa bahan gaduh poténsi integrasi anu luhur gumantung utamina kana radius lentur tina waveguide (anu kapangaruhan ku watesan widang mode waveguide). Waveguide anu diwatesan pisan ngamungkinkeun radius lentur anu langkung alit, anu langkung kondusif pikeun ngawujudkeun integrasi anu luhur. Ku alatan éta, waveguide litium niobate pilem ipis gaduh poténsi pikeun ngahontal integrasi anu luhur. Ku alatan éta, penampilan litium niobate pilem ipis ngamungkinkeun bahan litium niobate pikeun leres-leres maénkeun peran "silikon" optik. Pikeun aplikasi foton gelombang mikro, kaunggulan litium niobate pilem ipis langkung atra.
Waktos posting: 23-Apr-2024