Hyrje në Strukturën dhe Performancën eModulator elektro optik me niobat litiumi me film të hollë
An modulator elektro-optikbazuar në struktura, gjatësi vale dhe platforma të ndryshme të niobatit të litiumit me film të hollë, dhe një krahasim gjithëpërfshirës të performancës së llojeve të ndryshme tëModulatorët e EOM-së, si dhe një analizë të hulumtimit dhe zbatimit tëModulatorë të niobatit të litiumit me film të hollënë fusha të tjera.
1. Modulator niobati litiumi me film të hollë me zgavër jo-rezonante
Ky lloj modulatori bazohet në efektin e shkëlqyer elektro-optik të kristalit të niobatit të litiumit dhe është një pajisje kyçe për arritjen e komunikimit optik me shpejtësi të lartë dhe në distanca të gjata. Ekzistojnë tre struktura kryesore:
1.1 Modulator MZI me elektrodë valësh udhëtuese: Ky është dizajni më tipik. Grupi kërkimor Lončar në Universitetin e Harvardit arriti për herë të parë një version me performancë të lartë në vitin 2018, me përmirësime të mëvonshme duke përfshirë ngarkesën kapacitive bazuar në substrate kuarci (bandwidth i lartë, por i papajtueshëm me ato me bazë silikoni) dhe pajtueshmëri me bazë silikoni bazuar në zbrazjen e substratit, duke arritur transmetim të lartë të bandwidth-it (>67 GHz) dhe sinjal me shpejtësi të lartë (siç është PAM4 112 Gbit/s).
1.2 Modulatori i palosshëm MZI: Për të shkurtuar madhësinë e pajisjes dhe për t'u përshtatur me module kompakte si QSFP-DD, trajtimi i polarizimit, valëpërçuesi kryq ose elektrodat e mikrostrukturës së përmbysur përdoren për të përgjysmuar gjatësinë e pajisjes dhe për të arritur një gjerësi bande prej 60 GHz.
1.3 Modulator Koherent Ortogonal (IQ) me Polarizim të Vetëm/të Dyfishtë: Përdor formatin e modulimit të rendit të lartë për të rritur shkallën e transmetimit. Grupi kërkimor Cai në Universitetin Sun Yat sen arriti modulatorin e parë IQ me polarizim të vetëm në çip në vitin 2020. Modulatori IQ me polarizim të dyfishtë i zhvilluar në të ardhmen ka performancë më të mirë, dhe versioni i bazuar në substratin e kuarcit ka vendosur një rekord të shkallës së transmetimit me gjatësi vale të vetme prej 1.96 Tbit/s.
2. Modulator niobati litiumi me film të hollë të tipit zgavër rezonante
Për të arritur modulatorë me gjerësi bande ultra të vogël dhe të madhe, ekzistojnë struktura të ndryshme të zgavrave rezonante:
2.1 Kristali fotonik (PC) dhe modulatori i mikrounazave: Grupi kërkimor i Lin-it në Universitetin e Rochester-it ka zhvilluar modulatorin e parë të kristalit fotonik me performancë të lartë. Përveç kësaj, janë propozuar edhe modulatorë të mikrounazave të bazuar në integrimin heterogjen dhe integrimin homogjen të niobatit të litiumit të silikonit, duke arritur gjerësi bande prej disa GHz.
2.2 Modulatori i zgavrës rezonante me rrjetë Bragg: duke përfshirë zgavrën Fabry Perot (FP), rrjetën Bragg me valëudhëzues (WBG) dhe modulatorin e dritës së ngadaltë (SL). Këto struktura janë projektuar për të balancuar madhësinë, tolerancat e procesit dhe performancën, për shembull, një modulator me zgavër rezonante 2 × 2 FP arrin një gjerësi bande ultra të madhe që tejkalon 110 GHz. Modulatori i dritës së ngadaltë i bazuar në rrjetën Bragg të lidhur zgjeron gamën e gjerësisë së bandës së punës.
3. Modulator heterogjen i integruar me film të hollë të niobatit të litiumit
Ekzistojnë tre metoda kryesore të integrimit për të kombinuar përputhshmërinë e teknologjisë CMOS në platformat me bazë silikoni me performancën e shkëlqyer të modulimit të niobatit të litiumit:
3.1 Integrimi heterogjen i tipit të lidhjes: Duke u lidhur drejtpërdrejt me benzociklobutenin (BCB) ose dioksidin e silikonit, niobati i litiumit me film të hollë transferohet në një platformë silikoni ose nitriti silikoni, duke arritur integrim të qëndrueshëm në nivel pllake dhe temperaturë të lartë. Modulatori shfaq gjerësi bande të lartë (>70 GHz, madje duke tejkaluar 110 GHz) dhe aftësi transmetimi të sinjalit me shpejtësi të lartë.
3.2 Integrimi heterogjen i materialit të valëpërçuesit me depozitim: depozitimi i silicit ose nitritit të silicit në niobat litiumi me film të hollë si një valëpërçues ngarkese gjithashtu arrin modulim efikas elektro-optik.
3.3 Integrimi heterogjen i printimit me mikrotransferim (μ TP): Kjo është një teknologji që pritet të përdoret për prodhim në shkallë të gjerë, e cila transferon pajisje funksionale të parafabrikuara në çipa të synuar përmes pajisjeve me precizion të lartë, duke shmangur përpunimin kompleks pasues. Është aplikuar me sukses në platformat e nitritit të silikonit dhe ato me bazë silikoni, duke arritur gjerësi brezi prej dhjetëra GHz.
Si përmbledhje, ky artikull përshkruan në mënyrë sistematike planin teknologjik të modulatorëve elektro-optikë të bazuar në platformat e niobatit të litiumit me film të hollë, nga ndjekja e strukturave të zgavrave jo-rezonante me performancë të lartë dhe me gjerësi të gjerë bande, eksplorimi i strukturave të zgavrave rezonante të miniaturizuara dhe integrimi me platforma fotonike të pjekura me bazë silikoni. Ai demonstron potencialin e madh dhe progresin e vazhdueshëm të modulatorëve të niobatit të litiumit me film të hollë në thyerjen e ngushticës së performancës së modulatorëve tradicionalë dhe arritjen e komunikimit optik me shpejtësi të lartë.
Koha e postimit: 31 Mars 2026