Modulator elektro-optik me performancë të lartë: modulator niobati litiumi me film të hollë

Modulator elektro-optik me performancë të lartë:modulator niobati litiumi me film të hollë

Një modulator elektro-optik (Modulatori i MVZ-së) është një modulator i bërë duke përdorur efektin elektro-optik të kristaleve të caktuara elektro-optike, të cilat mund të konvertojnë sinjalet elektronike me shpejtësi të lartë në pajisjet e komunikimit në sinjale optike. Kur kristali elektro-optik i nënshtrohet një fushe elektrike të aplikuar, indeksi i thyerjes së kristalit elektro-optik do të ndryshojë, dhe karakteristikat e valës optike të kristalit gjithashtu do të ndryshojnë në përputhje me rrethanat, në mënyrë që të realizohet modulimi i amplitudës, fazës dhe gjendjes së polarizimit të sinjalit optik, dhe të konvertohet sinjali elektronik me shpejtësi të lartë në pajisjen e komunikimit në një sinjal optik përmes modulimit.

Aktualisht, ekzistojnë tre lloje kryesore tëmodulatorë elektro-optikënë treg: modulatorë me bazë silikoni, modulatorë të fosfidit të indiumit dhe film i hollëmodulator i niobatit të litiumitMidis tyre, silici nuk ka një koeficient të drejtpërdrejtë elektro-optik, performanca është më e përgjithshme, i përshtatshëm vetëm për prodhimin e modulatorëve të modulit marrës-transmetues të transmetimit të të dhënave në distancë të shkurtër, fosfidi i indiumit, megjithëse i përshtatshëm për modulin marrës-transmetues të rrjetit të komunikimit optik në distancë të mesme-të gjatë, por kërkesat e procesit të integrimit janë jashtëzakonisht të larta, kostoja është relativisht e lartë, aplikimi i nënshtrohet kufizimeve të caktuara. Në të kundërt, kristali i niobatit të litiumit nuk është vetëm i pasur me efekt fotoelektrik, efekt fotorefraktiv të vendosur, efekt jolinear, efekt elektro-optik, efekt optik akustik, efekt piezoelektrik dhe efekt termoelektrik janë të barabartë me një, dhe falë strukturës së tij të rrjetës dhe strukturës së pasur të defekteve, shumë veti të niobatit të litiumit mund të rregullohen shumë nga përbërja e kristalit, dopingu i elementeve, kontrolli i gjendjes së valencës, etj. Arrin performancë superiore fotoelektrike, siç është koeficienti elektro-optik deri në 30.9pm/V, dukshëm më i lartë se fosfidi i indiumit, dhe ka një efekt të vogël çirp (efekti çirp: i referohet fenomenit që frekuenca brenda pulsit ndryshon me kalimin e kohës gjatë procesit të transmetimit të pulsit lazer. Një efekt më i madh çirp rezulton në një raport më të ulët sinjal-zhurmë dhe një efekt jolinear), një raport të mirë zhdukjeje (raporti mesatar i fuqisë së gjendjes "ndezur" të sinjalit me gjendjen e tij "fikur") dhe stabilitet superior të pajisjes. Përveç kësaj, mekanizmi i punës së modulatorit të niobatit të litiumit me film të hollë është i ndryshëm nga ai i modulatorit me bazë silikoni dhe modulatorit të fosfidit të indiumit që përdor metoda modulimi jolineare, i cili përdor efekt linear elektro-optik për të ngarkuar sinjalin e moduluar elektrikisht në bartësin optik, dhe shkalla e modulimit përcaktohet kryesisht nga performanca e elektrodës së mikrovalës, kështu që mund të arrihet shpejtësi dhe linearitet më i lartë i modulimit, si dhe konsum më i ulët i energjisë. Bazuar në sa më sipër, niobati i litiumit është bërë një zgjedhje ideale për përgatitjen e modulatorëve elektro-optikë me performancë të lartë, i cili ka një gamë të gjerë aplikimesh në rrjetet e komunikimit optik koherent 100G/400G dhe qendrat e të dhënave me shpejtësi ultra të lartë, dhe mund të arrijë distanca të gjata transmetimi më shumë se 100 kilometra.

Niobati i litiumit si një material përmbysës i "revolucionit të fotoneve", megjithëse krahasuar me silikonin dhe fosfidin e indiumit ka shumë përparësi, por shpesh shfaqet në formën e një materiali të trashë në pajisje, drita është e kufizuar në valëpërçuesin planar të formuar nga difuzioni jonik ose shkëmbimi i protoneve, ndryshimi i indeksit të thyerjes është zakonisht relativisht i vogël (rreth 0.02), madhësia e pajisjes është relativisht e madhe. Është e vështirë të plotësohen nevojat e miniaturizimit dhe integrimit tëpajisje optike, dhe linja e saj e prodhimit është ende e ndryshme nga linja aktuale e procesit të mikroelektronikës, dhe ekziston një problem i kostos së lartë, kështu që formimi i filmit të hollë është një drejtim i rëndësishëm zhvillimi për niobatin e litiumit të përdorur në modulatorët elektro-optikë.