Hoëprestasie elektro-optiese modulator: dunfilm litium niobaat modulator

Hoëprestasie elektro-optiese modulator:dunfilm litium niobaat modulator

'n Elektro-optiese modulator (EOM-modulator) is 'n modulator wat gemaak word met behulp van die elektro-optiese effek van sekere elektro-optiese kristalle, wat hoëspoed-elektroniese seine in kommunikasietoestelle in optiese seine kan omskakel. Wanneer die elektro-optiese kristal aan 'n toegepaste elektriese veld onderwerp word, sal die brekingsindeks van die elektro-optiese kristal verander, en die optiese golfeienskappe van die kristal sal ook dienooreenkomstig verander, om sodoende die modulasie van die amplitude, fase en polarisasietoestand van die optiese sein te bewerkstellig, en die hoëspoed-elektroniese sein in die kommunikasietoestel deur modulasie in 'n optiese sein om te skakel.

Tans is daar drie hooftipes vanelektro-optiese modulatorsop die mark: silikon-gebaseerde modulators, indiumfosfiedmodulators en dunfilmlitium niobaat modulatorSilikon het nie 'n direkte elektro-optiese koëffisiënt nie, maar die werkverrigting is meer algemeen en slegs geskik vir die produksie van kortafstand-data-oordrag-sender-en-ontvangermodule-modulators. Indiumfosfied is wel geskik vir medium-langafstand-optiese kommunikasienetwerk-sender-en-ontvangermodules, maar die integrasieprosesvereistes is uiters hoog, die koste is relatief hoog en die toepassing is onderhewig aan sekere beperkings. In teenstelling hiermee is litiumniobatkristal nie net ryk aan fotoëlektriese effek nie, maar ook aan fotorefraktiewe effek, nie-lineêre effek, elektro-optiese effek, akoestiese optiese effek, piezo-elektriese effek en termo-elektriese effek wat gelyk is aan een, en danksy sy roosterstruktuur en ryk defekstruktuur kan baie eienskappe van litiumniobat grootliks gereguleer word deur kristalsamestelling, elementdoping, valensietoestandbeheer, ens. Bereik superieure fotoëlektriese werkverrigting, soos die elektro-optiese koëffisiënt van tot 30.9 pm/V, aansienlik hoër as indiumfosfied, en het 'n klein tjirp-effek (tjirp-effek: verwys na die verskynsel dat die frekwensie binne die puls met tyd verander tydens die laserpuls-oordragproses. 'n Groter tjirp-effek lei tot 'n laer sein-tot-ruisverhouding en 'n nie-lineêre effek), 'n goeie uitdowingsverhouding (die gemiddelde kragverhouding van die sein se "aan"-toestand tot sy "af"-toestand), en superieure toestelstabiliteit. Daarbenewens verskil die werkingsmeganisme van die dunfilm-litiumniobatmodulator van dié van die silikon-gebaseerde modulator en indiumfosfiedmodulator wat nie-lineêre modulasiemetodes gebruik, wat 'n lineêre elektro-optiese effek gebruik om die elektries gemoduleerde sein op die optiese draer te laai, en die modulasietempo word hoofsaaklik bepaal deur die werkverrigting van die mikrogolfelektrode, sodat hoër modulasiespoed en lineariteit sowel as laer kragverbruik bereik kan word. Gebaseer op bogenoemde, het litiumniobat 'n ideale keuse geword vir die voorbereiding van hoëprestasie-elektro-optiese modulators, wat 'n wye reeks toepassings in 100G/400G koherente optiese kommunikasienetwerke en ultra-hoëspoed-datasentrums het, en lang transmissieafstande van meer as 100 kilometer kan bereik.

Litiumniobat as 'n subversiewe materiaal van die "fotonrevolusie", hoewel dit baie voordele in vergelyking met silikon en indiumfosfied het, verskyn dit dikwels in die vorm van 'n grootmaatmateriaal in die toestel. Die lig is beperk tot die vlakgolfgeleier wat gevorm word deur ioondiffusie of protonuitruiling. Die brekingsindeksverskil is gewoonlik relatief klein (ongeveer 0.02), en die toestelgrootte is relatief groot. Dit is moeilik om aan die behoeftes van miniaturisering en integrasie te voldoen.optiese toestelle, en die produksielyn daarvan verskil steeds van die werklike mikro-elektroniese proseslyn, en daar is 'n probleem van hoë koste, daarom is dunfilmvorming 'n belangrike ontwikkelingsrigting vir litiumniobat wat in elektro-optiese modulators gebruik word.