Viena iš svarbiausių optinio moduliatoriaus savybių yra jo moduliacijos greitis arba pralaidumas, kuris turėtų būti bent jau toks pat greitas, kaip ir turimos elektronikos. Tranzistoriai, kurių tranzito dažniai gerokai viršija 100 GHz, jau buvo pademonstruoti 90 nm silicio technologijoje, ir greitis dar labiau didės, mažinant minimalų elementų dydį [1]. Tačiau dabartinių silicio pagrindu pagamintų moduliatorių pralaidumas yra ribotas. Silicis neturi χ(2) netiesiškumo dėl savo centro simetriškos kristalinės struktūros. Įtempto silicio naudojimas jau davė įdomių rezultatų [2], tačiau netiesiškumas dar neleidžia pritaikyti praktinių prietaisų. Todėl šiuolaikiniai silicio fotoniniai moduliatoriai vis dar remiasi laisvųjų krūvininkų dispersija pn arba kontaktinėse sandūrose [3–5]. Įrodyta, kad tiesioginio poslinkio sandūros pasižymi įtampos ir ilgio sandauga, kuri yra vos VπL = 0,36 V mm, tačiau moduliacijos greitį riboja mažumos krūvininkų dinamika. Vis dėlto, iš anksto išryškinus elektrinį signalą, buvo pasiekta 10 Gbit/s duomenų perdavimo sparta [4]. Vietoj to, naudojant atvirkštinio poslinkio sandūras, pralaidumas buvo padidintas iki maždaug 30 GHz [5,6], tačiau įtampos ir ilgio sandauga padidėjo iki VπL = 40 V mm. Deja, tokie plazmos efekto fazės moduliatoriai taip pat sukelia nepageidaujamą intensyvumo moduliaciją [7] ir jie netiesiškai reaguoja į taikomą įtampą. Tačiau pažangūs moduliacijos formatai, tokie kaip QAM, reikalauja tiesinio atsako ir grynos fazės moduliacijos, todėl elektrooptinio efekto (Pockelso efekto [8]) išnaudojimas yra ypač pageidautinas.
2. SOH metodas
Neseniai buvo pasiūlytas silicio-organinio hibrido (SOH) metodas [9–12]. SOH moduliatoriaus pavyzdys parodytas 1(a) paveiksle. Jį sudaro plyšinis bangolaidis, nukreipiantis optinį lauką, ir dvi silicio juostelės, kurios elektriškai jungia optinį bangolaidį su metaliniais elektrodais. Elektrodai yra už optinio modalinio lauko ribų, kad būtų išvengta optinių nuostolių [13], 1(b) pav. Įrenginys padengtas elektrooptine organine medžiaga, kuri tolygiai užpildo plyšį. Moduliuojanti įtampa perduodama metaliniu elektriniu bangolaidžiu ir krenta per plyšį dėl laidžių silicio juostelių. Gautas elektrinis laukas tada pakeičia lūžio rodiklį plyšyje dėl itin greito elektrooptinio efekto. Kadangi plyšio plotis yra apie 100 nm, kelių voltų pakanka, kad būtų sukurti labai stiprūs moduliuojantys laukai, kurie yra daugumos medžiagų dielektrinio stiprumo dydžio eilės. Struktūra pasižymi dideliu moduliacijos efektyvumu, nes ir moduliuojantis, ir optinis laukai yra sutelkti plyšio viduje, 1(b) pav. [14]. Iš tiesų, pirmieji SOH moduliatorių, veikiančių esant žemai įtampai [11], įgyvendinimai jau buvo parodyti, o sinusinė moduliacija iki 40 GHz buvo pademonstruota [15, 16]. Tačiau kuriant žemos įtampos didelės spartos SOH moduliatorius, iššūkis yra sukurti labai laidžią jungiamąją juostelę. Ekvivalentinėje grandinėje plyšį gali pavaizduoti kondensatorius C, o laidžias juostas – rezistoriai R, 1(b) pav. Atitinkama RC laiko konstanta lemia įrenginio pralaidumą [10, 14, 17, 18]. Siekiant sumažinti varžą R, buvo pasiūlyta legiruoti silicio juosteles [10, 14]. Nors legiravimas padidina silicio juostelių laidumą (taigi ir padidina optinius nuostolius), patiriama papildomų nuostolių, nes elektronų judrumą mažina priemaišų sklaida [10, 14, 19]. Be to, naujausi gamybos bandymai parodė netikėtai mažą laidumą.
Kinijos „Silicio slėnyje“ – Pekino Zhongguancune – įsikūrusi aukštųjų technologijų įmonė „Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd.“ yra skirta aptarnauti šalies ir užsienio mokslinių tyrimų įstaigas, tyrimų institutus, universitetus ir įmonių mokslinių tyrimų personalą. Mūsų įmonė daugiausia užsiima nepriklausomais optoelektronikos gaminių tyrimais ir plėtra, projektavimu, gamyba, pardavimu ir teikia novatoriškus sprendimus bei profesionalias, suasmenintas paslaugas mokslo tyrėjams ir pramonės inžinieriams. Po daugelio metų savarankiškų inovacijų ji suformavo turtingą ir tobulą fotoelektrinių gaminių seriją, kuri plačiai naudojama savivaldybių, kariuomenės, transporto, elektros energetikos, finansų, švietimo, medicinos ir kitose pramonės šakose.
Laukiame bendradarbiavimo su jumis!
Įrašo laikas: 2023 m. kovo 29 d.