Didelio našumo elektrooptinis moduliatorius: plonasluoksnis ličio niobato moduliatorius

Didelio našumo elektrooptinis moduliatorius:Plonasluoksnis ličio niobato moduliatorius

Elektrooptinis moduliatorius (EOM moduliatorius) yra moduliatorius, pagamintas naudojant tam tikrų elektrooptinių kristalų elektrooptinį poveikį, galintis paversti didelės spartos elektroninius signalus ryšio įrenginiuose į optinius signalus. Kai elektrooptinis kristalas yra veikiamas elektrinio lauko, elektrooptinio kristalo lūžio rodiklis pasikeis, o kristalo optinės bangos charakteristikos taip pat atitinkamai pasikeis, kad būtų galima realizuoti amplitudės, fazės moduliavimą. ir optinio signalo poliarizacijos būseną, o didelės spartos elektroninį signalą ryšio įrenginyje konvertuoti į optinį signalą moduliacijos būdu.

Šiuo metu yra trys pagrindiniai jų tipaielektrooptiniai moduliatoriairinkoje: silicio pagrindu pagaminti moduliatoriai, indžio fosfido moduliatoriai ir plona plėvelėličio niobato moduliatorius. Tarp jų silicis neturi tiesioginio elektrooptinio koeficiento, našumas yra bendresnis, tinka tik trumpo nuotolio duomenų perdavimo siųstuvo-imtuvo moduliatoriaus, indžio fosfido gamybai, nors tinka vidutinio nuotolio optinio ryšio tinklo siųstuvo-imtuvo moduliui, tačiau integravimo proceso reikalavimai yra itin aukšti, sąnaudos gana didelės, taikymui taikomi tam tikri apribojimai. Priešingai, ličio niobato kristalas yra ne tik turtingas fotoelektriniu efektu, nustatytas fotorefrakcinis efektas, netiesinis efektas, elektrooptinis efektas, akustinis optinis efektas, pjezoelektrinis efektas ir termoelektrinis efektas yra lygūs vienam, o dėl grotelių struktūros ir turtingos defektų struktūros. , daugelis ličio niobato savybių gali būti labai reguliuojamos kristalų sudėtimi, elementų dopingu, valentinės būsenos kontrole ir kt. puikios fotoelektrinės charakteristikos, pvz., elektrooptinis koeficientas iki 30,9 pm/V, žymiai didesnis nei indžio fosfidas, ir turi nedidelį čirpimo efektą (čirpimo efektas: reiškia reiškinį, kai impulso dažnis keičiasi laikui bėgant Lazerio impulsų perdavimo procesas Didesnis čirškimo efektas lemia mažesnį signalo ir triukšmo santykį ir netiesinį efektą, gerą išnykimo santykį (vidutinis signalo galios santykis „įjungtas“). būseną į „išjungtą“) ir puikų įrenginio stabilumą. Be to, plonos plėvelės ličio niobato moduliatoriaus veikimo mechanizmas skiriasi nuo silicio pagrindu veikiančio moduliatoriaus ir indžio fosfido moduliatoriaus, naudojant netiesinius moduliavimo metodus, kurie naudoja linijinį elektrooptinį efektą, kad būtų įkeltas elektra moduliuojamas signalas į optinį nešiklį, o moduliacijos greitį daugiausia lemia mikrobangų elektrodo veikimas, todėl galima pasiekti didesnį moduliavimo greitį ir tiesiškumą bei mažesnę energijos suvartojimą. Remiantis tuo, kas išdėstyta pirmiau, ličio niobatas tapo idealiu pasirinkimu ruošiant didelio našumo elektrooptinius moduliatorius, kurie turi platų pritaikymo spektrą 100G/400G nuoseklaus optinio ryšio tinkluose ir itin didelės spartos duomenų centruose. pasiekti ilgus, daugiau nei 100 kilometrų perdavimo atstumus.

Ličio niobatas kaip ardomoji „fotonų revoliucijos“ medžiaga, nors, palyginti su siliciu ir indžio fosfidu, turi daug privalumų, tačiau dažnai įrenginyje pasirodo birių medžiagų pavidalu, šviesa apsiriboja jonų suformuotu plokštuminiu bangolaidžiu. difuzija arba protonų mainai, lūžio rodiklio skirtumas paprastai yra palyginti mažas (apie 0,02), prietaiso dydis yra palyginti didelis. Sunku patenkinti miniatiūrizavimo ir integravimo poreikiusoptiniai įrenginiai, o jos gamybos linija vis dar skiriasi nuo tikrosios mikroelektronikos proceso linijos, be to, kyla problemų dėl didelių sąnaudų, todėl plonos plėvelės formavimas yra svarbi elektrooptiniuose moduliatoriuose naudojamo ličio niobato plėtros kryptis.