Hoë lineariteitelektro-optiese modulatoren mikrogolf -foton -toepassing
Met die toenemende vereistes van kommunikasiestelsels, om die transmissie -doeltreffendheid van seine verder te verbeter, sal mense fotone en elektrone versmelt om aanvullende voordele te bewerkstellig, en mikrogolffotonika sal gebore word. Die elektro-optiese modulator is nodig vir die omskakeling van elektrisiteit om in te ligMikrogolf fotoniese stelsels, en hierdie sleutelstap bepaal gewoonlik die werkverrigting van die hele stelsel. Aangesien die omskakeling van radiofrekwensie -sein na optiese domein 'n analoogseinproses is, en gewoneelektro-optiese modulatorshet inherente nie -lineariteit, daar is ernstige seinvervorming in die omskakelingsproses. Ten einde benaderde lineêre modulasie te bereik, is die werkpunt van die modulator gewoonlik vasgestel aan die ortogonale vooroordeelpunt, maar dit kan steeds nie aan die vereistes van die mikrogolf -foton skakel vir die lineariteit van die modulator voldoen nie. Elektro-optiese modulators met 'n hoë lineariteit is dringend nodig.
Die hoëspoed-brekingsindeksmodulasie van silikonmateriaal word gewoonlik bereik deur die gratis draer-plasma-verspreiding (FCD) -effek. Beide die FCD -effek en PN -aansluitingsmodulasie is nie -lineêr, wat die silikonmodulator minder lineêr maak as die litium -niobaatmodulator. Litium niobaatmateriaal vertoon uitstekendelektro-optiese modulasieeiendomme as gevolg van hul pucker -effek. Terselfdertyd het litium-niobaatmateriaal die voordele van groot bandwydte, goeie modulasie-eienskappe, lae verlies, maklike integrasie en verenigbaarheid met die halfgeleierproses, die gebruik van dun filmlitium niobate om hoëprestasie-elektro-optiese modulator te maak, in vergelyking met silikon byna geen “kort plaat” nie, maar ook om hoë liniariteit te bewerkstellig. Dun film litium niobate (LNOI) elektro-optiese modulator op isolator het 'n belowende ontwikkelingsrigting geword. Met die ontwikkeling van dun film litium niobate-materiaalvoorbereidingstegnologie en golfgeleier-ets-tegnologie, het die hoë omskakelingsdoeltreffendheid en 'n hoër integrasie van dun film Litium Niobate elektro-optiese modulator die veld geword van die internasionale akademie en industrie.
Eienskappe van dun film litium niobate
In die Verenigde State het DAP AR -beplanning die volgende evaluering van litium -niobaatmateriaal gedoen: As die middelpunt van die elektroniese rewolusie vernoem is na die silikonmateriaal wat dit moontlik maak, sal die geboorteplek van die fotoniese rewolusie waarskynlik na litium niobate vernoem word. Dit is omdat litiumniobaat elektro-optiese effek, akoesto-optiese effek, piëzo-elektriese effek, termoelektriese effek en fotorefraktiewe effek in een integreer, net soos silikonmateriaal op die gebied van optika.
Wat die optiese transmissie-eienskappe betref, het INP-materiaal die grootste verlies op die chip-transmissie as gevolg van die opname van lig in die algemeen gebruikte 1550 nm-band. SiO2 en Silicon Nitride het die beste transmissie -eienskappe, en die verlies kan die vlak van ~ 0,01db/cm bereik; Op die oomblik kan die golfleierverlies van dunfilm litium niobaat golfleier die vlak van 0,03 dB/cm bereik, en die verlies van dunfilm litium niobaat golfleier het die potensiaal om verder te verminder met die voortdurende verbetering van die tegnologiese vlak in die toekoms. Daarom sal die dun film litiumniobaatmateriaal goeie werkverrigting toon vir passiewe ligstrukture soos fotosintetiese pad, shunt en mikro -.
Wat liggenerering betref, het slegs INP die vermoë om lig direk uit te stuur; Daarom is dit nodig om die INP -gebaseerde ligbron op die LNOI -gebaseerde fotoniese geïntegreerde chip in te stel vir die toepassing van mikrogolffotone deur die teruglading van sweiswerk of epitaksiale groei. Wat die ligmodulasie betref, is dit hierbo beklemtoon dat die dunfilm-litium-niobaatmateriaal makliker is om groter modulasiebandbreedte, laer halfgolfspanning en laer transmissieverlies te bereik as INP en SI. Boonop is die hoë lineariteit van elektro-optiese modulasie van dunfilm-litium-niobaatmateriaal noodsaaklik vir alle mikrogolffoton-toepassings.
Wat die optiese routing betref, maak die hoëspoed-elektro-optiese respons van dunfilm-litium-niobaatmateriaal die LNOI-gebaseerde optiese skakelaar wat 'n hoë snelheid van optiese routingskakeling kan hê, en die kragverbruik van so 'n hoë snelheidskakeling is ook baie laag. Vir die tipiese toepassing van geïntegreerde mikrogolf-foton-tegnologie, het die opties-beheerde balkvormende chip die vermoë om 'n hoë snelheidskakel te hê om aan die behoeftes van vinnige balk-skandering te voldoen, en die eienskappe van ultra-lae kragverbruik is goed aangepas by die streng vereistes van grootskaalse gefaseerde skikkingsstelsel. Alhoewel die InP-gebaseerde optiese skakelaar ook 'n hoë snelheid van optiese padskakeling kan realiseer, sal dit groot geraas veroorsaak, veral as die meervlakkige optiese skakelaar gekaskadeer word, sal die geraaskoëffisiënt ernstig agteruitgaan. Silikon-, SiO2- en silikonnitriedmateriaal kan slegs optiese paaie deur die termo-optiese effek of draerverspreidingseffek skakel, wat die nadele van hoë kragverbruik en stadige skakelsnelheid het. As die skikkingsgrootte van die gefaseerde skikking groot is, kan dit nie aan die vereistes van kragverbruik voldoen nie.
Wat optiese versterking betref, is diehalfgeleier optiese versterker (SOA) gebaseer op INP is volwasse vir kommersiële gebruik, maar dit het die nadele van 'n hoë geraaskoëffisiënt en 'n lae uitsetkrag met 'n lae versadiging, wat nie bevorderlik is vir die toepassing van mikrogolffotone nie. Die parametriese versterkingsproses van dunfilm litium niobaat golfleier gebaseer op periodieke aktivering en inversie kan 'n lae geraas en 'n hoë krag op die chip optiese versterking bereik, wat goed kan voldoen aan die vereistes van geïntegreerde mikrogolf-foton-tegnologie vir optiese versterking op die chip.
Wat ligopsporing betref, het die dun film litium niobate goeie transmissie -eienskappe aan lig in 1550 nm band. Die funksie van foto -elektriese omskakeling kan nie gerealiseer word nie, dus vir mikrogolffoton -toepassings, om aan die behoeftes van foto -elektriese omskakeling op die chip te voldoen. INGAAS- of GE-SI-opsporingseenhede moet op LNOI-gebaseerde fotoniese geïntegreerde skyfies bekendgestel word deur sweiswerk of epitaksiale groei te laai. Wat die koppeling met optiese vesel betref, omdat die optiese vesel self SiO2 -materiaal is, het die modusveld van SiO2 -golfleier die hoogste ooreenstemmende graad met die modusveld van optiese vesel, en die koppeling is die maklikste. Die modusvelddiameter van die sterk beperkte golfleier van dun film litiumniobaat is ongeveer 1μm, wat baie verskil van die modusveld van optiese vesel, dus moet die regte modus -transformasie uitgevoer word om by die modusveld van optiese vesel te pas.
Wat integrasie betref, is die vraag of verskillende materiale 'n hoë integrasiepotensiaal het, hoofsaaklik afhang van die buigradius van die golfleier (beïnvloed deur die beperking van die golfleiermodusveld). Die sterk beperkte golfleier laat 'n kleiner buigradius toe, wat meer bevorderlik is vir die verwesenliking van hoë integrasie. Daarom het dun-film litium niobaat golfleidings die potensiaal om hoë integrasie te bewerkstellig. Daarom maak die voorkoms van dun film litium niobate dit moontlik vir litium niobaatmateriaal om die rol van optiese “silikon” regtig te speel. Vir die toepassing van mikrogolffotone is die voordele van dun film litium niobate duideliker.
Postyd: Apr-23-2024