Film mehearen abantailak eta garrantzia Lithium Niobate mikrouhinezko fotoi integratuan
Mikrouhinetako fotoi teknologiaLan-zabalera handiaren abantailak ditu, prozesatzeko gaitasun paralelo sendoaren eta transmisio galera baxuen abantailak, mikrouhin-sistema tradizionalaren botila teknikoa apurtzeko eta informazio elektronikoko ekipamendu militarraren errendimendua hobetzeko ahalmena du, hala nola radarra, gerra elektronikoa, komunikazioa eta neurketa eta kontrola. Hala ere, gailu diskretuetan oinarritutako mikrouhin-photon sistemak arazo batzuk ditu, hala nola bolumen handia, pisu astuna eta egonkortasun eskasa, larriki mugatzen duten mikrouhin-fotoi teknologiaren aplikazioa espazioan eta aireko plataformetan. Hori dela eta, mikrouhin-fotoi teknologia integratua laguntza garrantzitsua da informazio elektronikoko sistema militarrean mikrouhin-fotoiaren aplikazioa apurtzeko eta mikrouhin fotoiaren teknologiaren abantailak eskaintzen ditu.
Gaur egun, SI oinarritutako integrazio fotonikoen teknologia eta INP oinarritutako integrazio fotonikoen teknologia gero eta helduago bihurtu dira komunikazio optikoaren arloan garapen urteak igaro ondoren, eta produktu asko merkatuan sartu dira. Hala ere, mikrouhin-fotograma mota horietan arazo batzuk daude. Adibidez, SI moduladorearen eta INP modulatzailearen koefiziente elektro-optiko ez-optikoa ez da linealtasun handiko eta ezaugarri dinamiko handien aurkakoa da. Adibidez, Silicon-en etengabeko etengailua, efektu optikoan oinarrituta, efektu optikoan oinarrituta, efektu optikoan oinarrituta, efektu optikoan oinarrituta, efektu piezoelektrikoan oinarrituta, edo garraiolarien injekzioaren efektua, abiadura motelak, energia kontsumoa eta bero kontsumoa ezin dituztelako arazoak izan.
Litio Niobato beti izan da abiadura handiko lehen aukeraModu Electro-OptikoaMaterialak efektu elektro-optiko lineal bikainagatik. Hala ere, litio niobate tradizionalaModulatzaile elektro-optikoalitio niobate kristalezko material masiboa da eta gailuaren tamaina oso handia da, eta horrek ezin du mikrouhin fotoiaren teknologia integratuaren beharrak asetzeko. Nola integratu litio niobato materialak koefiziente elektro-optiko linealarekin mikrouhinezko fotoi teknologikoko sistema integratuan ikertzaile garrantzitsuen helburua bihurtu da. 2018an, Estatu Batuetako Harvardeko Unibertsitateko ikerketa-talde batek. Integrazio fotonikoko teknologia naturan oinarritutakoak izan ziren, izan ere, teknologiak integrazio handiko abantailak ditu. Mikrouhin-photon aplikazioaren ikuspegitik, argazki honek fotoi integrazioaren teknologiaren eragina eta garrantzia berrikusten du Lithium Niobate film meheetan oinarritutako mikrouhinezko fotoi teknologiaren garapenean.
Film mehea Litio Niobate Materiala eta Film meheaLitio Niobate modulatzailea
Azken bi urteetan, litio niobate material berria sortu da, litio niobate kristal masiboa "ioi xerra" metodoaren bidez exfoliatuta dago. Silizea buffer geruza batekin lotzen da, Lnoi (Linbo3-on-isolatzailea) materiala eratzeko [5], hau da, liburu mehe litio niobato materiala da paper honetan. 100 nanometro baino gehiagoren altuera duen gailur-uhin-uhin-uhinak. Mikrouhin eremua modulatzailea diseinatzerakoan. Horrela, onuragarria da uhin erdiko tentsio txikiagoa lortzea eta modulazio banda zabalagoa luzera laburragoan.
Galera baxuko lizentziadun submicron uhin-uhin-olatuaren itxura lizentziadun tradizionalaren gidaritza-tentsio handiko botila da. Elektrodoen tartea ~ 5 μm-ra murriztu daiteke, eta eremu elektrikoaren eta modu optikoaren eremuaren arteko gainjartzea asko handitzen da eta Vπ · L-k 20 v 00tik gorakoak baino gehiago jaitsi dira eta 2,8 vm baino gutxiago. Hori dela eta, uhin erdiko tentsio beraren azpian, gailuaren luzera asko murriztu daiteke modulatzaile tradizionalarekin alderatuta. Aldi berean, olatu elektrodoaren zabaleraren, lodieraren eta tarteen parametroak optimizatu ondoren, irudian erakusten den moduan, modulatzaileak 100 GHz baino handiagoa duen banda zabaleko banda zabaltzeko gaitasuna izan dezake.
Fig.1 (a) Kalkulatutako moduaren banaketa eta (b) LN Wawweguide-ren zeharkako irudia
Fig.2 (a) WaveGuido eta elektrodoen egitura eta (b) LN moduladorearen koreplatoa
Litio Niobato Mugikoen konparazioa Litio Niobate Moderadore tradizionalen alderaketa tradizionala Niobate modulatzaile tradizionalekin, silizioetan oinarritutako modulatzaileekin eta indio fosfuro (INP) modulatzaileek eta lehendik dauden beste modulatzaile elektro-optikoekin, konparazioaren parametro nagusiak honako hauek dira:
(1) olatu erdiko volt volt-eko produktua (Vπ · L, v), modulatzailearen modulazio eraginkortasuna neurtuz, zenbat eta balioa txikiagoa izan, orduan eta handiagoa da modulazio eraginkortasuna;
(2) 3 db modulatzeko banda zabalera (GHz), moduladorearen erantzuna maiztasun handiko modulazioan neurtzen duena;
(3) Txertatze optikoa (DB) modulazio eskualdean. Mahaitik ikus daiteke Litio Niobate Moduladorearen film meheak abantailak ditu modulazio banda zabalera, uhin erdiko tentsioa, interpolazio optikoko galera eta abar.
Silizioa, optoelektronika integratuaren ardatz gisa, prozesua heldua da, bere miniaturizazioa gailu aktibo / pasiboen eskala handiko integraziora bultzatzen da, eta bere modulatzailea komunikazio optikoaren arloan oso ondo ikasi da. Silikonaren modulazio elektro-optikoen mekanismoa batez ere garraiolariaren depling-thing-thing-thing, garraiolako injekzio eta garraiolari metaketa da. Horien artean, modulatzailearen banda-zabalera ezin hobea da. Eremu optikoko banaketa agortze-eskualdearen uniformearekin bat datorrenean, bigarren ordenako desitxuraziorik gabeko eta hirugarren ordenako intermodulazio-baldintzak sartuko dira, garraiolariak argiaren gainean xurgatzeko eraginarekin batera, eta horrek modulazio optikoaren anplitudea eta seinalea ekarriko ditu. Distortzioa.
INP moduladoreak efektu elektroidrikoak ditu, eta geruza anitzeko kuantikoa ondo egituratzeak tasa ultra-altua eta gidatzeko tentsio baxuko modulatzaileek 0,156V · mm-rekin egin dezakete. Hala ere, eremu elektrikoarekin errefrakzio indizearen aldakuntzak termino linealak eta ez-linealak biltzen ditu eta eremuko intentsitate elektrikoaren gehikuntzak bigarren mailako efektua nabarmentzen du. Hori dela eta, silizioak eta INP modulatzaile elektroidagarriek PN bidegurutzea osatzeko bias aplikatu behar dute, eta PN Junction-ek xurgapen galera ekarriko du. Hala ere, bi horien modulatzailearen tamaina txikia da, komertzialaren eremuaren modulatzailearen tamaina LN moduladorearen 1/4 da. Modulazio handiko eraginkortasuna, dentsitate handiko eta distantzia laburreko transmisio optikoko sareetarako egokia, hala nola datu zentroak. Litio Niobateren efektu elektro-optikoak ez du argi xurgapen mekanismorik eta galera baxua, hau da, distantzia luzeko koherenteetarako egokia daKomunikazio optikoagaitasun handia eta tasa altua. Mikrouhinetako fotoi aplikazioan, SI eta INP koefiziente elektroidiko optikoak ez dira linealak, ez da egokia mikrouhinezko fotoi sistemarako, linealtasun handia eta dinamika handiak lortzen dituena. Litio Niobate Materiala oso egokia da mikrouhinezko fotoi aplikaziorako, elektro-optikoko koefizientearengatik guztiz linealagatik.
Posta: 2012ko apirilaren 22a