Progresi i kërkimit të modulatorit elektro-optik të niobatit të litiumit me film të hollë

Progresi i hulumtimit tëmodulator elektro-optik me niobat litiumi me film të hollë

Modulatori elektro-optik është pajisja kryesore e sistemit të komunikimit optik dhe sistemit fotonik me mikrovalë. Ai rregullon përhapjen e dritës në hapësirën e lirë ose valëpërçuesin optik duke ndryshuar indeksin e thyerjes së materialit të shkaktuar nga fusha elektrike e aplikuar. Niobati tradicional i litiumitmodulator elektro-optikpërdor material niobati litiumi në masë si material elektro-optik. Materiali niobati litiumi monokristal dopohet lokalisht për të formuar valëpërçues përmes procesit të difuzionit të titanit ose shkëmbimit të protoneve. Diferenca e indeksit të thyerjes midis shtresës thelbësore dhe shtresës së veshjes është shumë e vogël, dhe valëpërçuesi ka aftësi të dobët lidhëse me fushën e dritës. Gjatësia totale e modulatorit elektro-optik të paketuar është zakonisht 5~10 cm.

Teknologjia e Niobatit të Litiumit në Izolator (LNOI) ofron një mënyrë efektive për të zgjidhur problemin e modulatorit elektro-optik me niobat litiumi në madhësi të madhe. Diferenca e indeksit të thyerjes midis shtresës thelbësore të valëpërçuesit dhe shtresës së veshjes është deri në 0.7, gjë që rrit shumë aftësinë e lidhjes së modalitetit optik dhe efektin e rregullimit elektro-optik të valëpërçuesit, dhe është bërë një pikë e nxehtë kërkimore në fushën e modulatorit elektro-optik.

Për shkak të përparimit të teknologjisë së mikro-përpunimit, zhvillimi i modulatorëve elektro-optikë bazuar në platformën LNOI ka bërë përparim të shpejtë, duke treguar një trend të madhësisë më kompakte dhe përmirësimit të vazhdueshëm të performancës. Sipas strukturës së valëpërçuesit të përdorur, modulatorët tipikë elektro-optikë të niobatit të litiumit me film të hollë janë modulatorë elektro-optikë të valëpërçuesve të gdhendur direkt, hibridë të ngarkuar.modulatorë valëpërçuesdhe modulatorë elektro-optikë të integruar të valëpërçuesit prej silikoni hibrid.

Aktualisht, përmirësimi i procesit të gdhendjes së thatë zvogëlon shumë humbjen e valëudhëzuesit të niobatit të litiumit me film të hollë, metoda e ngarkimit të kreshtës zgjidh problemin e vështirësisë së lartë të procesit të gdhendjes, dhe ka realizuar modulatorin elektro-optik të niobatit të litiumit me një tension prej më pak se 1 V gjysmë vale, dhe kombinimi me teknologjinë e pjekur SOI përputhet me trendin e integrimit hibrid të fotoneve dhe elektroneve. Teknologjia e niobatit të litiumit me film të hollë ka përparësi në realizimin e modulatorit elektro-optik të integruar në çip me humbje të ulët, madhësi të vogël dhe gjerësi të madhe të brezit. Teorikisht, parashikohet që niobati i litiumit me film të hollë 3 mm të funksionojë me shtytje-tërheqje.Modulatorët M⁃ZGjerësia e brezit elektro-optik prej 3dB mund të arrijë deri në 400 GHz, dhe gjerësia e brezit të modulatorit të niobatit të litiumit me film të hollë të përgatitur eksperimentalisht është raportuar të jetë pak mbi 100 GHz, që është ende larg kufirit të sipërm teorik. Përmirësimi i sjellë nga optimizimi i parametrave bazë strukturorë është i kufizuar. Në të ardhmen, nga perspektiva e eksplorimit të mekanizmave dhe strukturave të reja, siç është projektimi i elektrodës standarde koplanare të valëpërçuesit si një elektrodë mikrovalë e segmentuar, performanca e modulatorit mund të përmirësohet më tej.

Përveç kësaj, realizimi i paketimit të integruar të modulatorit në çip dhe integrimit heterogjen në çip me lazerë, detektorë dhe pajisje të tjera është njëkohësisht një mundësi dhe një sfidë për zhvillimin e ardhshëm të modulatorëve të niobatit të litiumit me film të hollë. Modulatori elektro-optik i niobatit të litiumit me film të hollë do të luajë një rol më të rëndësishëm në fotonin e mikrovalëve, komunikimin optik dhe fusha të tjera.