Errendimendu handiko modulatzaile elektro-optikoa:litio niobatozko film meheko modulatzailea
Modulatzaile elektro-optiko bat (EOM modulatzailea) kristal elektro-optiko jakin batzuen efektu elektro-optikoa erabiliz egindako modulatzaile bat da, komunikazio-gailuetako abiadura handiko seinale elektronikoak seinale optiko bihur ditzakeena. Kristal elektro-optikoa eremu elektriko aplikatu baten menpe dagoenean, kristal elektro-optikoaren errefrakzio-indizea aldatuko da, eta kristalaren uhin optikoen ezaugarriak ere horren arabera aldatuko dira, seinale optikoaren anplitudearen, fasearen eta polarizazio-egoeraren modulazioa lortzeko, eta komunikazio-gailuko abiadura handiko seinale elektronikoa seinale optiko bihurtzeko modulazioaren bidez.
Gaur egun, hiru mota nagusi daudemodulatzaile elektro-optikoakmerkatuan: siliziozko modulatzaileak, indio fosfurozko modulatzaileak eta film meheaklitio niobato modulatzaileaHorien artean, silizioak ez du koefiziente elektro-optiko zuzenik, errendimendua orokorragoa da, distantzia laburreko datu-transmisioaren transzeptore-modulu modulatzaileak ekoizteko soilik egokia da, indio fosfuroa distantzia ertain-luzeko komunikazio-sare optikoen transzeptore-moduluetarako egokia den arren, integrazio-prozesuaren eskakizunak oso altuak dira, kostua nahiko altua da, aplikazioa muga batzuekin lotuta dago. Aitzitik, litio niobato kristala ez da efektu fotoelektrikoan aberatsa bakarrik, efektu fotoerrefraktiboa, efektu ez-lineala, efektu elektro-optikoa, efektu optiko akustikoa, efektu piezoelektrikoa eta efektu termoelektrikoa ere baditu, eta bere sare-egitura eta akats-egitura aberatsari esker, litio niobatoaren propietate asko kristal-konposizioaren, elementuen dopaketaren, balentzia-egoeraren kontrolaren eta abarren bidez erregula daitezke. Lortu errendimendu fotoelektriko hobea, hala nola 30,9pm/V-ko koefiziente elektro-optikoa, indio fosfuroa baino nabarmen handiagoa, eta txirp efektu txikia du (txirp efektua: pultsu barruko maiztasuna denborarekin aldatzen den fenomenoari egiten dio erreferentzia laser pultsuaren transmisio-prozesuan. Txirp efektu handiago batek seinale-zarata erlazio txikiagoa eta efektu ez-lineala dakar), itzaltze-erlazio ona (seinalearen "piztuta" egoeraren eta "itzalita" egoeraren arteko batez besteko potentzia-erlazioa) eta gailuaren egonkortasun handiagoa. Gainera, litio niobatozko film meheko modulagailuaren funtzionamendu-mekanismoa siliziozko modulagailuaren eta indio fosfurozko modulagailuarena ez da linealki modulatzen duten modulagailuetatik desberdina, zeinak efektu elektro-optiko lineala erabiltzen baitu seinale elektriko modulatua eramaile optikoan kargatzeko, eta modulazio-tasa mikrouhin-elektrodoaren errendimenduak zehazten baitu batez ere, beraz, modulazio-abiadura eta linealtasun handiagoa eta energia-kontsumo txikiagoa lor daitezke. Goian aipatutakoan oinarrituta, litio niobatoa aukera aproposa bihurtu da errendimendu handiko modulagailu elektro-optikoak prestatzeko, aplikazio sorta zabala baitu 100G/400G komunikazio optiko sare koherenteetan eta abiadura ultra-handiko datu-zentroetan, eta 100 kilometro baino gehiagoko transmisio-distantzia luzeak lor ditzake.
Litio niobatoa "fotoi iraultzaren" material subertsibo gisa, silizioarekin eta indio fosfuroarekin alderatuta abantaila asko dituen arren, askotan gailuan material masibo gisa agertzen da, argia ioien difusioak edo protoien trukeak sortutako uhin-gida planora mugatzen da, errefrakzio-indizearen aldea nahiko txikia izan ohi da (0,02 inguru), gailuaren tamaina nahiko handia da. Zaila da miniaturizazio eta integrazio beharrak betetzea.gailu optikoak, eta bere ekoizpen-lerroa oraindik ere desberdina da benetako mikroelektronika prozesu-lerrotik, eta kostu handiaren arazoa dago, beraz, film meheen eraketa garapen-norabide garrantzitsua da modulatzaile elektro-optikoetan erabiltzen den litio niobatoarentzat.
Argitaratze data: 2024ko abenduaren 24a