Linealtasun handiamoduladore elektro-optikoaeta mikrouhin-fotoien aplikazioa
Komunikazio sistemen eskakizun gero eta handiagoarekin, seinaleen transmisioaren eraginkortasuna are gehiago hobetzeko, jendeak fotoiak eta elektroiak fusionatuko ditu abantaila osagarriak lortzeko, eta mikrouhinen fotonika sortuko da.Moduladore elektro-optikoa behar da elektrizitatea argi bihurtzekomikrouhin-sistema fotonikoak, eta funtsezko urrats horrek sistema osoaren errendimendua zehazten du normalean.Irrati-maiztasunaren seinalea domeinu optiko bihurtzea seinale analogikoko prozesu bat denez, eta arrunta damoduladore elektro-optikoakberezko ez-linealtasuna dute, bihurtze-prozesuan seinalearen distortsio larria dago.Gutxi gorabeherako modulazio lineala lortzeko, modulatzailearen funtzionamendu-puntua alborapen-puntu ortogonalean finkatu ohi da, baina oraindik ezin ditu modulatzailearen linealtasunerako mikrouhin fotoien loturaren baldintzak bete.Linealtasun handiko moduladore elektrooptikoak behar dira premiazkoa.
Silizio materialen abiadura handiko errefrakzio-indizearen modulazioa normalean eramaile askearen plasma dispertsioaren (FCD) efektuaren bidez lortzen da.FCD efektua eta PN lotunearen modulazioa ez-linealak dira, eta horrek silizio-moduladorea litio-niobato-moduladorea baino lineal gutxiago bihurtzen du.Litio niobato materialek bikaina erakusten dutemodulazio elektro-optikoapropietateak beren Pucker efektuagatik.Aldi berean, litio-niobato materialak banda zabalera handia, modulazio-ezaugarri onak, galera baxua, integrazio erraza eta erdieroaleen prozesuarekin bateragarritasuna, film mehe litio-niobatoaren abantailak ditu errendimendu handiko modulatzaile elektro-optikoa egiteko, silizioarekin alderatuta. ia ez "plaka laburra", baina baita linealtasun handia lortzeko.Film meheko litio niobato (LNOI) modulatzaile elektro-optikoa isolatzailean garapen norabide itxaropentsua bihurtu da.Film meheko litio niobato materiala prestatzeko teknologiaren eta uhin-gidaren grabatze teknologiaren garapenarekin, bihurtze-eraginkortasun handia eta film meheko litio niobato elektro-optikoko modulagailuaren integrazio handiagoa nazioarteko akademia eta industriaren eremua bihurtu da.
Film meheko litio niobatoaren ezaugarriak
Estatu Batuetan DAP AR plangintzak honako ebaluazioa egin du litio-niobato materialen: iraultza elektronikoaren erdigunea posible egiten duen silizio-materialaren izena baldin bada, litekeena da iraultza fotonikoaren jaioterria litio-niobatoaren izena izatea. .Hau da, litio niobatoak efektu elektro-optikoa, efektu akusto-optikoa, efektu piezoelektrikoa, efektu termoelektrikoa eta efektu fotoerrefraktiboa integratzen dituelako batean, optikaren alorreko siliziozko materialen antzera.
Transmisio optikoaren ezaugarriei dagokienez, InP materialak txiparen transmisio-galera handiena du, normalean erabiltzen den 1550nm-ko bandan argiaren xurgapenaren ondorioz.SiO2 eta silizio nitruroak transmisio-ezaugarri onenak dituzte, eta galera ~ 0,01dB/cm-ko mailara irits daiteke;Gaur egun, film meheko litio niobato uhin-gidaren uhin-gidaren galera 0,03 dB/cm-ko mailara irits daiteke, eta film meheko litio-niobato-uhin-gidaren galera are gehiago murrizteko ahalmena du maila teknologikoaren etengabeko hobekuntzarekin. etorkizuna.Hori dela eta, film mehe litio niobato materialak errendimendu ona erakutsiko du argi-egitura pasiboetarako, hala nola bide fotosintetikoa, shunt eta mikroeraztunetarako.
Argi-sorkuntzari dagokionez, InPk bakarrik du argia zuzenean igortzeko gaitasuna;Hori dela eta, mikrouhin-fotoiak aplikatzeko, beharrezkoa da InP oinarritutako argi-iturria LNOI oinarritutako txip integratu fotonikoan sartzea atzerako soldadura edo hazkunde epitaxialaren bidez.Argiaren modulazioari dagokionez, goian azpimarratu da film meheko litio niobato materiala errazagoa dela modulazio-banda zabalera handiagoa, uhin erdiko tentsio txikiagoa eta transmisio-galera txikiagoa InP eta Si baino.Gainera, film meheko litio niobato materialen modulazio elektro-optikoaren linealtasun handia ezinbestekoa da mikrouhin-fotoien aplikazio guztietarako.
Bideratze optikoari dagokionez, litiozko niobato materialaren abiadura handiko erantzun elektro-optikoari esker, LNOI oinarritutako etengailu optikoa abiadura handiko bideratze optikoa aldatzeko gai da, eta abiadura handiko kommutazio horren energia-kontsumoa ere oso baxua da.Mikrouhin-fotoien teknologia integratuaren aplikazio tipikorako, optikoki kontrolatutako beamforming txipak abiadura handiko aldatzeko gaitasuna du habe azkar eskaneatzeko beharrak asetzeko, eta energia-kontsumo oso baxuaren ezaugarriak ondo egokitzen dira handien eskakizun zorrotzetara. -Scale faseko array sistema.InP oinarritutako etengailu optikoa abiadura handiko bide optikoen aldakuntza ere gauzatu badaiteke ere, zarata handia sartuko du, batez ere maila anitzeko etengailu optikoa kaskatuta dagoenean, zarata koefizientea larriki hondatuko da.Silizioa, SiO2 eta silizio nitruroa materialek efektu termooptikoa edo eramailearen dispertsioaren efektuaren bidez soilik alda ditzakete bide optikoak, eta horrek potentzia-kontsumo handia eta aldatzeko abiadura motelaren desabantailak ditu.Maila faseko matrizearen tamaina handia denean, ezin ditu energia-kontsumoaren baldintzak bete.
Anplifikazio optikoari dagokionez,anplifikadore optiko erdieroalea (SOA) InP-n oinarritutako erabilera komertzialerako heldua izan da, baina zarata koefiziente handiko eta saturazio baxuko irteerako potentziaren desabantailak ditu, mikrouhin-fotoiak aplikatzeko lagungarria ez dena.Film meheko litio niobato uhin-gidaren anplifikazio parametrikoa aldizkako aktibazioan eta inbertsioan oinarritutako anplifikazio-prozesuak zarata baxua eta potentzia handiko txip-an anplifikazio optikoa lor dezake, eta horrek ondo bete ditzake mikrouhin-fotoi teknologia integratuaren eskakizunak txip-anplifikazio optikorako.
Argia hautemateari dagokionez, film mehe litio niobatoak argiaren transmisio-ezaugarri onak ditu 1550 nm-ko bandan.Bihurketa fotoelektrikoaren funtzioa ezin da gauzatu, beraz, mikrouhin-fotoi aplikazioetarako, txiparen bihurketa fotoelektrikoaren beharrak asetzeko.InGaAs edo Ge-Si detekzio-unitateak LNOI oinarritutako txip integratu fotonikoetan sartu behar dira atzeko karga bidezko soldadura edo hazkunde epitaxialean.Zuntz optikoarekin akoplatzeari dagokionez, zuntz optikoa bera SiO2 materiala denez, SiO2 uhin-gidaren modu-eremuak bat etortze-maila handiena du zuntz optikoaren moduaren eremuarekin, eta akoplamendua da erosoena.Film meheko niobatoaren uhin-gidaren modu-eremuaren diametroa 1 μm ingurukoa da, hau da, zuntz optikoaren moduaren eremutik nahiko desberdina da, beraz, modu egokian lekuko eraldaketa egin behar da zuntz optikoaren moduaren eremuarekin bat etortzeko.
Integrazioari dagokionez, hainbat materialek integrazio-potentzial handia duten ala ez uhin-gidaren makurtze-erradioaren araberakoa da batez ere (uhin-gidaren moduaren eremuaren mugak eraginda).Oso mugatuta dagoen uhin-gidak okertze-erradio txikiagoa ahalbidetzen du, eta horrek integrazio handia lortzeko lagungarriagoa da.Hori dela eta, film meheko litio niobato uhin-gidak integrazio handia lortzeko ahalmena dute.Hori dela eta, film meheko litio-niobatoaren agerpenak litio-niobato-materialak "silizio" optikoaren papera benetan betetzea ahalbidetzen du.Mikrouhin-labe-fotoiak aplikatzeko, film meheko litio niobatoaren abantailak nabarmenagoak dira.
Argitalpenaren ordua: 2024-04-23