Didelis tiesiškumaselektrooptinis moduliatoriusir mikrobangų fotonų programa
Didėjant ryšių sistemoms keliamiems reikalavimams, siekiant toliau gerinti signalų perdavimo efektyvumą, žmonės sulydys fotonus ir elektronus, siekdami papildomų pranašumų, ir gims mikrobangų fotonika.Elektrooptinis moduliatorius reikalingas elektros energiją paversti šviesamikrobangų fotoninės sistemos, ir šis pagrindinis veiksmas paprastai lemia visos sistemos našumą.Kadangi radijo dažnio signalo konvertavimas į optinį domeną yra analoginis signalo procesas ir įprastaselektrooptiniai moduliatoriaituri būdingą netiesiškumą, konvertavimo procese yra rimtų signalo iškraipymų.Norint pasiekti apytikslę tiesinę moduliaciją, moduliatoriaus veikimo taškas paprastai fiksuojamas ties stačiakampio poslinkio tašku, tačiau jis vis tiek negali atitikti mikrobangų fotonų jungties moduliatoriaus tiesiškumo reikalavimų.Skubiai reikalingi didelio tiesiškumo elektrooptiniai moduliatoriai.
Didelio greičio silicio medžiagų lūžio rodiklio moduliavimas paprastai pasiekiamas naudojant laisvosios nešiklio plazmos dispersijos (FCD) efektą.Tiek FCD efektas, tiek PN jungties moduliavimas yra netiesiniai, todėl silicio moduliatorius yra mažiau tiesinis nei ličio niobato moduliatorius.Ličio niobato medžiagos yra puikioselektrooptinis moduliavimassavybės dėl jų Pucker efekto.Tuo pačiu metu ličio niobato medžiaga, palyginti su siliciu, turi didelio pralaidumo, gerų moduliavimo savybių, mažų nuostolių, lengvo integravimo ir suderinamumo su puslaidininkiniu procesu, plonos plėvelės ličio niobato pranašumų, kad būtų pagamintas didelio našumo elektrooptinis moduliatorius. beveik nėra „trumpos plokštės“, bet ir pasiekti aukštą tiesiškumą.Plonasluoksnis ličio niobato (LNOI) elektrooptinis moduliatorius ant izoliatoriaus tapo perspektyvia plėtros kryptimi.Tobulėjant plonasluoksnei ličio niobato medžiagų paruošimo technologijai ir bangolaidžio ėsdinimo technologijai, didelis plonasluoksnio ličio niobato elektrooptinio moduliatoriaus konversijos efektyvumas ir didesnė integracija tapo tarptautinės akademinės bendruomenės ir pramonės sritimi.
Plonos plėvelės ličio niobato charakteristikos
Jungtinėse Valstijose DAP AR planavimo metu buvo atliktas toks ličio niobato medžiagų įvertinimas: jei elektroninės revoliucijos centras pavadintas silicio medžiagos, kuri leidžia tai padaryti, vardu, fotonikos revoliucijos gimtinė greičiausiai bus pavadinta ličio niobato vardu. .Taip yra todėl, kad ličio niobatas integruoja elektrooptinį, akustinį-optinį, pjezoelektrinį, termoelektrinį ir fotorefrakcinį efektą viename, kaip ir silicio medžiagos optikos srityje.
Kalbant apie optinio perdavimo charakteristikas, InP medžiaga turi didžiausią lusto perdavimo nuostolį dėl šviesos sugerties dažniausiai naudojamoje 1550 nm juostoje.SiO2 ir silicio nitridas turi geriausias perdavimo charakteristikas, o nuostoliai gali siekti ~ 0,01 dB/cm;Šiuo metu plonasluoksnio ličio niobato bangolaidžio bangolaidžio nuostoliai gali siekti 0,03 dB/cm, o plonasluoksnio ličio niobato bangolaidžio nuostoliai gali būti dar labiau sumažinti nuolat tobulinant technologinį lygį ateities.Todėl plonos plėvelės ličio niobato medžiaga bus gerai veikianti pasyvioms šviesos struktūroms, tokioms kaip fotosintezės kelias, šuntas ir mikrožiedas.
Kalbant apie šviesos generavimą, tik InP turi galimybę tiesiogiai skleisti šviesą;Todėl, norint pritaikyti mikrobangų fotonus, būtina į LNOI pagrįstą fotoninį integruotą lustą įvesti InP pagrįstą šviesos šaltinį suvirinimo arba epitaksinio augimo būdu.Kalbant apie šviesos moduliavimą, aukščiau buvo pabrėžta, kad plonos plėvelės ličio niobato medžiaga lengviau pasiekia didesnį moduliacijos pralaidumą, mažesnę pusės bangos įtampą ir mažesnius perdavimo nuostolius nei InP ir Si.Be to, didelis plonasluoksnių ličio niobato medžiagų elektro-optinio moduliavimo tiesiškumas yra būtinas visoms mikrobangų fotonų programoms.
Kalbant apie optinį maršrutą, plonos plėvelės ličio niobato medžiagos didelės spartos elektrooptinis atsakas leidžia LNOI pagrįstam optiniam jungikliui perjungti didelės spartos optinį maršruto perjungimą, o tokio didelio greičio perjungimo energijos suvartojimas taip pat yra labai mažas.Tipiškam integruotos mikrobangų fotonų technologijos taikymui optiškai valdomas pluošto formavimo lustas turi galimybę perjungti dideliu greičiu, kad atitiktų greito pluošto nuskaitymo poreikius, o ypač mažo energijos suvartojimo charakteristikos yra gerai pritaikytos prie griežtų didelių reikalavimų. - masto fazinė masyvo sistema.Nors InP pagrįstas optinis jungiklis taip pat gali realizuoti didelės spartos optinio kelio perjungimą, jis sukels didelį triukšmą, ypač kai daugiapakopis optinis jungiklis yra pakopinis, triukšmo koeficientas bus labai pablogėjęs.Silicio, SiO2 ir silicio nitrido medžiagos gali pakeisti optinius kelius tik per termooptinį efektą arba nešiklio dispersijos efektą, kurio trūkumai yra didelis energijos suvartojimas ir lėtas perjungimo greitis.Kai fazinio masyvo masyvo dydis yra didelis, jis negali atitikti energijos suvartojimo reikalavimų.
Kalbant apie optinį stiprinimą,puslaidininkinis optinis stiprintuvas (SOA), pagrįstas InP, buvo pritaikytas komerciniam naudojimui, tačiau jis turi trūkumų – didelį triukšmo koeficientą ir mažą soties išėjimo galią, kuri nėra palanki mikrobangų fotonų naudojimui.Plonos plėvelės ličio niobato bangolaidžio parametrinis stiprinimo procesas, pagrįstas periodiniu aktyvavimu ir inversija, gali pasiekti mažo triukšmo ir didelės galios optinį stiprinimą mikroschemoje, kuris gali gerai atitikti integruotos mikrobangų fotonų technologijos reikalavimus lusto optiniam stiprinimui.
Kalbant apie šviesos aptikimą, plonos plėvelės ličio niobatas turi geras šviesos perdavimo charakteristikas 1550 nm juostoje.Fotoelektrinės konversijos funkcija negali būti įgyvendinta, taigi mikrobangų fotonų taikymui, siekiant patenkinti lusto fotoelektrinės konversijos poreikius.InGaAs arba Ge-Si aptikimo blokai turi būti įvesti LNOI pagrįstuose fotoniniuose integruotuose lustuose, naudojant atgalinį suvirinimą arba epitaksinį augimą.Kalbant apie sujungimą su optiniu pluoštu, kadangi pats optinis pluoštas yra SiO2 medžiaga, SiO2 bangolaidžio režimo laukas turi didžiausią atitikimo laipsnį su optinio pluošto režimo lauku, o jungtis yra patogiausia.Stipriai apriboto plonasluoksnio ličio niobato bangolaidžio režimo lauko skersmuo yra apie 1 μm, o tai labai skiriasi nuo optinio pluošto režimo lauko, todėl reikia atlikti tinkamą režimo taško transformaciją, kad ji atitiktų optinio pluošto režimo lauką.
Kalbant apie integraciją, tai, ar įvairios medžiagos turi didelį integravimo potencialą, daugiausia priklauso nuo bangolaidžio lenkimo spindulio (tam įtakos turi bangolaidžio režimo lauko apribojimas).Stipriai apribotas bangolaidis leidžia naudoti mažesnį lenkimo spindulį, kuris yra palankesnis didelės integracijos įgyvendinimui.Todėl plonasluoksniai ličio niobato bangolaidžiai gali pasiekti aukštą integraciją.Todėl dėl plonos plėvelės ličio niobato atsiradimo ličio niobato medžiaga iš tikrųjų gali atlikti optinio „silicio“ vaidmenį.Naudojant mikrobangų fotonus, plonasluoksnio ličio niobato pranašumai yra akivaizdesni.
Paskelbimo laikas: 2024-04-23