Modulatora elektro-optîkî ya lîtyûm nîobata fîlma zirav a entegre ya bilindtir

Xêzikbûna bilindmodulatorê elektro-optîkû sepandina fotonê mîkropêlê
Bi zêdebûna pêdiviyên pergalên ragihandinê re, ji bo ku karîgeriya veguhestina sînyalan bêtir baştir bibe, mirov dê foton û elektronan bi hev re bikin yek da ku avantajên temamker bi dest bixin, û fotonîkên mîkropêlê dê ji dayik bibin. Modulatorê elektro-optîkî ji bo veguherandina elektrîkê bo ronahiyê di...sîstemên fotonîk ên mîkropêlê, û ev gava sereke bi gelemperî performansa tevahiya pergalê diyar dike. Ji ber ku veguherîna sînyala frekansa radyoyê bo domaina optîkî pêvajoyek sînyala analog e, û asayîmodûlatorên elektro-optîkîJi ber ku ne-xêzikbûnek xwerû heye, di pêvajoya veguherînê de xirabûna sînyalê ya cidî heye. Ji bo ku modulasyona xêzikî ya texmînî were bidestxistin, xala xebitandinê ya modulator bi gelemperî li xala alîgirê ortogonal tê sabît kirin, lê dîsa jî ew nikare hewcedariyên girêdana fotonê ya mîkropêlê ji bo xêzikbûna modulator bicîh bîne. Modulatorên elektro-optîk ên bi xêzikbûnek bilind bi lezgînî hewce ne.

Modulasyona îndeksa şikestinê ya bilez a materyalên silîkonê bi gelemperî bi bandora belavbûna plazmaya hilgirê azad (FCD) tê bidestxistin. Hem bandora FCD û hem jî modulasyona girêdana PN ne-xêzik in, ku ev yek modulatorê silîkonê ji modulatorê lîtyûm nîobatê kêmtir xêzik dike. Materyalên lîtyûm nîobatê performansên pir baş nîşan didin.modûlasyona elektro-optîkîTaybetmendiyên wan ji ber bandora Pucker in. Di heman demê de, materyalê lîtyûm nîobat xwedî avantajên bandfirehiya mezin, taybetmendiyên modulasyonê yên baş, windabûna kêm, entegrasyona hêsan û lihevhatina bi pêvajoya nîvconductor re ye, karanîna lîtyûm nîobata fîlima zirav ji bo çêkirina modulatorek elektro-optîkî ya performansa bilind, li gorî silîkonê hema hema "plaqeyek kurt" tune ye, lê di heman demê de dikare xêzikek bilind jî bi dest bixe. Modulatora elektro-optîkî ya lîtyûm nîobata fîlima zirav (LNOI) li ser îzoleker bûye rêgezek pêşveçûnê ya sozdar. Bi pêşkeftina teknolojiya amadekirina materyalê lîtyûm nîobata fîlima zirav û teknolojiya gravurkirina rêbernameya pêlan re, karîgeriya veguherîna bilind û entegrasyona bilindtir a modulatora elektro-optîkî ya lîtyûm nîobata fîlima zirav bûye qada akademiya navneteweyî û pîşesaziyê.

Taybetmendiyên nîobata lîtyûmê ya fîlma zirav
Li Dewletên Yekbûyî yên Amerîkayê, plankirina DAP AR nirxandina jêrîn a materyalên lîtyûm nîobat kiriye: ger navenda şoreşa elektronîkî ji materyalê silîkonê ku vê gengaz dike were binavkirin, wê hingê cihê jidayikbûna şoreşa fotonîkê bi îhtîmaleke mezin ji lîtyûm nîobatê were binavkirin. Ev ji ber ku lîtyûm nîobat bandora elektro-optîkî, bandora akusto-optîkî, bandora pîezoelektrîkî, bandora termoelektrîkî û bandora fotorefraksiyonê di yekê de entegre dike, mîna materyalên silîkonê di warê optîkê de.

Ji aliyê taybetmendiyên veguhestina optîkî ve, materyalê InP xwedî windabûna veguhestina li ser çîpê ya herî mezin e ji ber vegirtina ronahiyê di benda 1550nm de ku bi gelemperî tê bikar anîn. SiO2 û nîtrîda silîkonê xwedî taybetmendiyên veguhestina çêtirîn in, û windabûn dikare bigihîje asta ~ 0.01dB/cm; Niha, windabûna rêberê pêlê yê rêberê pêlê yê lîtyûm nîobata fîlma zirav dikare bigihîje asta 0.03dB/cm, û windabûna rêberê pêlê yê lîtyûm nîobata fîlma zirav xwedî potansiyel e ku bi pêşkeftina domdar a asta teknolojîk di pêşerojê de bêtir kêm bibe. Ji ber vê yekê, materyalê lîtyûm nîobata fîlma zirav dê ji bo avahiyên ronahiya pasîf ên wekî rêya fotosentezê, şunt û mîkroring performansek baş nîşan bide.

Ji aliyê çêbûna ronahiyê ve, tenê InP xwedî şiyana rasterast derxistina ronahiyê ye; Ji ber vê yekê, ji bo sepandina fotonên mîkropêlê, pêdivî ye ku çavkaniya ronahiyê ya li ser bingeha InP-ê bi rêya welding backloading an mezinbûna epitaksiyal li ser çîpa entegre ya fotonîkî ya li ser bingeha LNOI-ê were danîn. Ji aliyê modûlasyona ronahiyê ve, li jor hatiye tekez kirin ku materyalê lîtyûm nîobata fîlma zirav ji bo bidestxistina bandfirehiya modûlasyonê ya mezintir, voltaja nîv-pêla kêmtir û windabûna veguhastinê ya kêmtir ji InP û Si hêsantir e. Wekî din, xêzika bilind a modûlasyona elektro-optîkî ya materyalên lîtyûm nîobata fîlma zirav ji bo hemî sepanên fotonên mîkropêlê girîng e.

Ji aliyê rêça optîkî ve, bersiva elektro-optîkî ya bilez a materyalê lîtyûm nîobata fîlma zirav dihêle ku guhêrbarê optîkî yê li ser bingeha LNOI-ê ji bo guheztina rêça optîkî ya bilez şiyana guheztina rêça optîkî ya bilez hebe, û xerckirina hêzê ya guheztina bilez a wusa jî pir kêm e. Ji bo sepandina tîpîk a teknolojiya fotonê ya mîkropêlê ya entegre, çîpa tîrêjçêkirinê ya bi optîkî ve kontrolkirî xwedî şiyana guheztina bilez e ku hewcedariyên skankirina tîrêjê ya bilez bicîh bîne, û taybetmendiyên xerckirina hêzê ya pir kêm li gorî hewcedariyên hişk ên pergala rêza qonaxa mezin baş hatine adaptekirin. Her çend guhêrbarê optîkî yê li ser bingeha InP-ê dikare guheztina rêya optîkî ya bilez jî pêk bîne, ew ê dengek mezin derxe holê, nemaze dema ku guhêrbarê optîkî ya pir-astî were kaskad kirin, katsayiya deng dê bi giranî xirab bibe. Materyalên silîkon, SiO2 û nîtrîda silîkonê tenê dikarin rêyên optîkî bi rêya bandora termo-optîkî an bandora belavbûna hilgir biguherînin, ku dezavantajên xerckirina hêzê ya bilind û leza guheztina hêdî hene. Dema ku mezinahiya rêza rêza qonaxa mezin be, ew nikare hewcedariyên xerckirina hêzê bicîh bîne.

Di warê amplîfîkasyona optîkî de,amplîfîkatorê optîkî yê nîvconductor (SOA) li ser bingeha InP ji bo karanîna bazirganî gihîştiye, lê dezavantajên wê yên katsayiya dengê bilind û hêza derana têrbûnê ya nizm hene, ku ji bo sepandina fotonên mîkropêlê ne guncaw e. Pêvajoya amplîfîkasyona parametrîk a rêberê pêlê yê lîtyûm nîobata fîlma zirav li ser bingeha çalakkirin û berevajîkirina periyodîk dikare amplîfîkasyona optîkî ya li ser çîpê bi dengek kêm û hêza bilind bi dest bixe, ku dikare hewcedariyên teknolojiya fotona mîkropêlê ya entegre ji bo amplîfîkasyona optîkî ya li ser çîpê baş bicîh bîne.

Ji aliyê tespîtkirina ronahiyê ve, nîobata lîtyûmê ya fîlma zirav xwedî taybetmendiyên veguhestina baş ji bo ronahiyê di benda 1550 nm de ye. Fonksiyona veguherîna fotoelektrîkê nayê pêkanîn, ji ber vê yekê ji bo sepanên fotonê yên mîkropêlê, da ku hewcedariyên veguherîna fotoelektrîkê li ser çîpê werin bicîh kirin. Yekîneyên tespîtkirinê yên InGaAs an Ge-Si hewce ne ku li ser çîpên entegre yên fotonîkî yên li ser bingeha LNOI bi rêya kaynakirina paşve an mezinbûna epitaksiyal werin danîn. Ji aliyê girêdana bi fîbera optîkî ve, ji ber ku fîbera optîkî bi xwe materyalê SiO2 ye, qada modê ya rêberê pêlê yê SiO2 xwedî pileya herî bilind a lihevhatinê bi qada modê ya fîbera optîkî ye, û girêdan herî hêsan e. Qûtra qada modê ya rêberê pêlê yê bi tundî sînordar ê nîobata lîtyûmê ya fîlma zirav bi qasî 1μm e, ku ji qada modê ya fîbera optîkî pir cûda ye, ji ber vê yekê veguherîna xala modê ya guncan divê were kirin da ku bi qada modê ya fîbera optîkî re li hev bike.

Ji aliyê entegrasyonê ve, gelo gelek materyalên potansiyela entegrasyonê ya bilind heye an na, bi giranî bi nîvqada xwarbûnê ya rêberê pêlê ve girêdayî ye (ku ji hêla sînordarkirina qada moda rêberê pêlê ve bandor dibe). Rêberê pêlê yê bi tundî sînordarkirî rê dide nîvqada xwarbûnê ya piçûktir, ku ji bo pêkanîna entegrasyona bilind bêtir guncan e. Ji ber vê yekê, rêberên pêlê yên lîtyûm nîobata fîlma zirav xwedî potansiyela bidestxistina entegrasyona bilind in. Ji ber vê yekê, xuyabûna lîtyûm nîobata fîlma zirav dihêle ku materyalê lîtyûm nîobata bi rastî rola "silîkona" optîkî bilîze. Ji bo sepandina fotonên mîkropêlê, avantajên lîtyûm nîobata fîlma zirav eşkeretir in.