Linearitet i lartëmodulator elektro-optikdhe aplikimi i fotonit me mikrovalë
Me kërkesat në rritje të sistemeve të komunikimit, në mënyrë që të përmirësohet më tej efikasiteti i transmetimit të sinjaleve, njerëzit do të bashkojnë foton dhe elektrone për të arritur avantazhe plotësuese, dhe do të lindin fotonika me mikrovalë. Modulatori elektro-optik është i nevojshëm për shndërrimin e energjisë elektrike në dritë nëSistemet fotonike me mikrovalë, dhe ky hap kryesor zakonisht përcakton performancën e të gjithë sistemit. Meqenëse shndërrimi i sinjalit të frekuencës së radios në domenin optik është një proces i sinjalit analog, dhe i zakonshëmmodulues elektro-optikëkanë jolinearitet të qenësishëm, ka shtrembërim serioz të sinjalit në procesin e konvertimit. Për të arritur një modulim të përafërt linear, pika e funksionimit të modulatorit zakonisht fiksohet në pikën e paragjykimit ortogonal, por prapë nuk mund të përmbushë kërkesat e lidhjes së fotonit me mikrovalë për linearitetin e modulatorit. Modulatorët elektro-optikë me linearitet të lartë janë të nevojshme urgjentisht.
Modulimi i indeksit refraktiv me shpejtësi të lartë të materialeve silikoni zakonisht arrihet me efektin e shpërndarjes së plazmës së transportuesit të lirë (FCD). Të dy efekti FCD dhe modulimi i kryqëzimit PN janë jolineare, gjë që e bën modulatorin e silikonit më pak linear sesa modulatori litium niobate. Materialet litium niobate shfaqin të shkëlqyeramodulim elektro-optikKarakteristikat për shkak të efektit të tyre pucker. Në të njëjtën kohë, materiali litium niobate ka avantazhet e gjerësisë së bandës së madhe, karakteristikave të mira të modulimit, humbje të ulët, integrim të lehtë dhe pajtueshmëri me procesin gjysmëpërçues, përdorimin e filmit të hollë litium niobate për të bërë modulator elektro-optik me performancë të lartë, në krahasim me silikonin pothuajse asnjë "pjatë të shkurtër", por edhe për të arritur linarinë e lartë. Filmi i hollë Lithium Niobate (LNOI) Modulator elektro-optik në izolues është bërë një drejtim premtues i zhvillimit. Me zhvillimin e teknologjisë së përgatitjes së materialit të hollë Lithium Niobate dhe teknologjisë së valës së valës, efikasiteti i lartë i konvertimit dhe integrimi më i lartë i modulatorit elektro-optik të filmit të hollë Lithium Niobate është bërë fusha e akademisë dhe industrisë ndërkombëtare.
Karakteristikat e filmit të hollë litium niobate
Në Shtetet e Bashkuara planifikimi DAP AR ka bërë vlerësimin e mëposhtëm të materialeve litium niobate: nëse qendra e revolucionit elektronik emërohet pas materialit të silikonit që e bën të mundur, atëherë vendlindja e revolucionit të fotonikës ka të ngjarë të emërohet pas litiumit Niobate. Kjo për shkak se litium niobate integron efektin elektro-optik, efektin akusto-optik, efektin piezoelektrik, efektin termoelektrik dhe efektin fotorefraktiv në një, ashtu si materialet silikoni në fushën e optikës.
Për sa i përket karakteristikave të transmetimit optik, materiali INP ka humbjen më të madhe të transmetimit në çip për shkak të thithjes së dritës në brezin e përdorur zakonisht 1550nm. SiO2 dhe nitridi i silikonit kanë karakteristikat më të mira të transmetimit, dhe humbja mund të arrijë nivelin prej 0.01db/cm; Aktualisht, humbja e shiritit të valës së valës së valës së hollë me film të hollë mund të arrijë nivelin e 0.03dB/cm, dhe humbja e shiritave të valës së litiumit të filmit të hollë ka potencialin që të zvogëlohet më tej me përmirësimin e vazhdueshëm të nivelit teknologjik në të ardhmen. Prandaj, materiali i hollë i filmit litium niobate do të tregojë performancë të mirë për strukturat e dritës pasive siç janë rruga fotosintetike, shunt dhe mikrorizimi.
Për sa i përket gjenerimit të dritës, vetëm INP ka aftësinë të lëshojë dritë drejtpërdrejt; Prandaj, për aplikimin e fotoneve me mikrovalë, është e nevojshme të prezantohet burimi i dritës së bazuar në INP në çipin e integruar fotonik të bazuar në LNOI me anë të shtrirjes së kthimit të kthimit ose rritjes së epitaksialit. Për sa i përket modulimit të dritës, është theksuar më lart se materiali i hollë i filmit litium niobate është më i lehtë për të arritur gjerësinë e bandës më të madhe të modulimit, tensionin e ulët gjysmë-valë dhe humbjen e ulët të transmetimit sesa INP dhe SI. Për më tepër, lineariteti i lartë i modulimit elektro-optik të materialeve të filmit të hollë litium niobate është thelbësore për të gjitha aplikacionet e fotonit me mikrovalë.
Për sa i përket kursit optik, përgjigja elektro-optike me shpejtësi të lartë të materialit të hollë litium niobate të filmit të hollë e bën ndërprerësin optik të bazuar në LNOI të aftë për ndërrimin e kursit optik me shpejtësi të lartë, dhe konsumi i energjisë i një ndërrimi të tillë me shpejtësi të lartë është gjithashtu shumë i ulët. Për aplikimin tipik të teknologjisë së integruar të fotonit të mikrovalës, çipa e kontrolluar optikisht e kontrolluar ka aftësinë e ndërrimit me shpejtësi të lartë për të përmbushur nevojat e skanimit të shpejtë të rrezeve, dhe karakteristikat e konsumit ultra të ulët të energjisë janë përshtatur mirë me kërkesat e rrepta të sistemit të arres në shkallë të gjerë. Megjithëse ndërprerësi optik i bazuar në INP gjithashtu mund të realizojë ndërrimin e rrugës optike me shpejtësi të lartë, ajo do të prezantojë zhurmë të madhe, veçanërisht kur çelësi optik shumëplanësh është kaskaduar, koeficienti i zhurmës do të përkeqësohet seriozisht. Materialet e nitrideve silikoni, SiO2 dhe silikoni mund të ndërrojnë vetëm shtigjet optike përmes efektit termo-optik ose efektit të shpërndarjes së bartësit, i cili ka disavantazhet e konsumit të lartë të energjisë dhe shpejtësisë së ngadaltë të ndërrimit. Kur madhësia e vargut të grupit në faza është e madhe, ajo nuk mund të përmbushë kërkesat e konsumit të energjisë.
Për sa i përket amplifikimit optik,përforcues optik gjysmëpërçues (Soa) Bazuar në INP ka qenë e pjekur për përdorim komercial, por ka disavantazhet e koeficientit të lartë të zhurmës dhe fuqisë së daljes së ulët të ngopjes, e cila nuk është e favorshme për aplikimin e fotoneve me mikrovalë. Procesi i amplifikimit parametrik të valës së valës së litiumit të hollë me filmin e hollë, bazuar në aktivizimin periodik dhe përmbysjen mund të arrijë zhurmë të ulët dhe amplifikimin optik në çip të lartë, i cili mund të përmbushë kërkesat e teknologjisë së integruar të fotonit mikrovalë për amplifikimin optik në çip.
Për sa i përket zbulimit të dritës, filmi i hollë Lithium Niobate ka karakteristika të mira të transmetimit në dritë në bandën 1550 nm. Funksioni i konvertimit fotoelektrik nuk mund të realizohet, kështu që për aplikimet e fotonit me mikrovalë, në mënyrë që të plotësojnë nevojat e konvertimit fotelektrik në çip. Njësitë e zbulimit të INGAAS ose GE-SI duhet të futen në çipa të integruar fotonikë të bazuar në LNOI duke u ngarkuar me rikthim ose rritje epitaksiale. Për sa i përket bashkimit me fibrën optike, sepse vetë fibra optike është materiali SiO2, fusha e modës së shiritave të valës SiO2 ka shkallën më të lartë të përputhjes me fushën e modalitetit të fibrave optike, dhe bashkimi është më i përshtatshmi. Diametri i fushës së modalitetit të shiritit të valës së kufizuar fuqimisht të filmit të hollë litium niobate është rreth 1 μM, i cili është krejt i ndryshëm nga fusha e modalitetit të fibrave optike, kështu që transformimi i duhur i modalitetit duhet të bëhet për të përputhur fushën e modalitetit të fibrave optike.
Për sa i përket integrimit, nëse materiale të ndryshme kanë një potencial të lartë integrimi varet kryesisht nga rrezja e lakimit të shiritit të valës (i prekur nga kufizimi i fushës së modalitetit të valës). Vala e kufizuar e valës së kufizuar lejon një rreze më të vogël të lakimit, e cila është më e favorshme për realizimin e integrimit të lartë. Prandaj, shiritat e valëve të litiumit me filmin e hollë kanë potencialin për të arritur integrim të lartë. Prandaj, paraqitja e filmit të hollë Lithium Niobate bën të mundur që materiali litium niobate të luajë me të vërtetë rolin e "silikonit" optik. Për aplikimin e fotoneve me mikrovalë, avantazhet e filmit të hollë litium niobate janë më të dukshme.
Koha e postimit: Prill-23-2024