Hoë lineariteitelektro-optiese modulatoren mikrogolffotontoepassing
Met die toenemende vereistes van kommunikasiestelsels, om die transmissiedoeltreffendheid van seine verder te verbeter, sal mense fotone en elektrone saamsmelt om komplementêre voordele te behaal, en mikrogolffotonika sal gebore word. Die elektro-optiese modulator is nodig vir die omskakeling van elektrisiteit na lig inmikrogolf fotoniese stelsels, en hierdie sleutelstap bepaal gewoonlik die werkverrigting van die hele stelsel. Sedert die omskakeling van radiofrekwensie sein na optiese domein is 'n analoog sein proses, en gewoneelektro-optiese modulatorsinherente nie-lineariteit het, is daar ernstige seinvervorming in die omskakelingsproses. Ten einde benaderde lineêre modulasie te bereik, is die werkspunt van die modulator gewoonlik vasgestel op die ortogonale voorspanningspunt, maar dit kan steeds nie aan die vereistes van mikrogolffotonskakel vir die lineariteit van die modulator voldoen nie. Elektro-optiese modulators met hoë lineariteit word dringend benodig.
Die hoë-spoed brekingsindeks modulasie van silikon materiale word gewoonlik bereik deur die vrye draer plasma dispersie (FCD) effek. Beide die FCD-effek en PN-aansluitingsmodulasie is nie-lineêr, wat die silikonmodulator minder lineêr maak as die litiumniobaatmodulator. Litium niobaat materiaal vertoon uitstekendelektro-optiese modulasieeienskappe as gevolg van hul Pucker-effek. Terselfdertyd het litiumniobaatmateriaal die voordele van groot bandwydte, goeie modulasie-eienskappe, lae verlies, maklike integrasie en verenigbaarheid met halfgeleierproses, die gebruik van dunfilmlitiumniobaat om hoëprestasie-elektro-optiese modulator te maak, in vergelyking met silikon byna geen “kortplaat” nie, maar ook om hoë lineariteit te bereik. Dun film litium niobaat (LNOI) elektro-optiese modulator op isolator het 'n belowende ontwikkelingsrigting geword. Met die ontwikkeling van dun film litium niobaat materiaal voorbereiding tegnologie en golfleier ets tegnologie, die hoë omskakeling doeltreffendheid en hoër integrasie van dun film litium niobaat elektro-optiese modulator het die veld van internasionale akademie en nywerheid geword.
Eienskappe van dun film litium niobaat
In die Verenigde State het DAP AR-beplanning die volgende evaluering van litiumniobaatmateriaal gemaak: as die middelpunt van die elektroniese omwenteling vernoem is na die silikonmateriaal wat dit moontlik maak, sal die geboorteplek van die fotonika-revolusie waarskynlik na litiumniobaat vernoem word . Dit is omdat litiumniobaat elektro-optiese effek, akoesto-optiese effek, piëso-elektriese effek, termo-elektriese effek en fotorefraktiewe effek in een integreer, net soos silikonmateriale in die veld van optika.
Wat optiese transmissie-eienskappe betref, het InP-materiaal die grootste on-chip transmissieverlies as gevolg van die absorpsie van lig in die algemeen gebruikte 1550nm-band. SiO2 en silikonnitried het die beste transmissie-eienskappe, en die verlies kan die vlak van ~ 0.01dB/cm bereik; Op die oomblik kan die golfleierverlies van dun-film litium niobaat golfleier die vlak van 0.03dB/cm bereik, en die verlies van dun-film litium niobaat golfleier het die potensiaal om verder verminder te word met die voortdurende verbetering van die tegnologiese vlak in die toekoms. Daarom sal die dun film litium niobaat materiaal goeie prestasie toon vir passiewe lig strukture soos fotosintetiese pad, shunt en mikroring.
Wat ligopwekking betref, het slegs InP die vermoë om lig direk uit te straal; Daarom, vir die toepassing van mikrogolffotone, is dit nodig om die InP-gebaseerde ligbron op die LNOI-gebaseerde fotoniese geïntegreerde skyfie in te voer deur middel van teruglaaisweiswerk of epitaksiale groei. Wat ligmodulasie betref, is dit hierbo beklemtoon dat dunfilmlitiumniobaatmateriaal makliker is om groter modulasiebandwydte, laer halfgolfspanning en laer transmissieverlies as InP en Si te bereik. Boonop is die hoë lineariteit van elektro-optiese modulasie van dunfilmlitiumniobaatmateriale noodsaaklik vir alle mikrogolffotontoepassings.
In terme van optiese roetering, maak die hoëspoed elektro-optiese reaksie van dunfilmlitiumniobaatmateriaal die LNOI-gebaseerde optiese skakelaar in staat om hoëspoed optiese roeteskakeling te maak, en die kragverbruik van sulke hoëspoedskakeling is ook baie laag. Vir die tipiese toepassing van geïntegreerde mikrogolffotontegnologie het die opties beheerde straalvormende skyfie die vermoë van hoëspoed-skakeling om aan die behoeftes van vinnige straalskandering te voldoen, en die eienskappe van ultra-lae kragverbruik is goed aangepas by die streng vereistes van groot -skaal gefaseerde skikkingstelsel. Alhoewel die InP-gebaseerde optiese skakelaar ook hoëspoed optiese padskakeling kan realiseer, sal dit groot geraas inbring, veral wanneer die meervlakkige optiese skakelaar gekaskade is, sal die geraaskoëffisiënt ernstig versleg word. Silikon-, SiO2- en silikonnitriedmateriale kan slegs optiese paaie oorskakel deur die termo-optiese effek of draerverspreidingseffek, wat die nadele van hoë kragverbruik en stadige skakelspoed het. Wanneer die skikkingsgrootte van die gefaseerde skikking groot is, kan dit nie aan die vereistes van kragverbruik voldoen nie.
In terme van optiese versterking, diehalfgeleier optiese versterker (SOA) gebaseer op InP is volwasse vir kommersiële gebruik, maar dit het die nadele van hoë geraaskoëffisiënt en lae versadigingsuitsetkrag, wat nie bevorderlik is vir die toepassing van mikrogolffotone nie. Die parametriese versterkingsproses van dun-film litium niobaat golfleier gebaseer op periodieke aktivering en inversie kan lae geraas en hoë krag on-chip optiese versterking bereik, wat goed kan voldoen aan die vereistes van geïntegreerde mikrogolf foton tegnologie vir on-chip optiese versterking.
Wat ligopsporing betref, het die dunfilmlitiumniobaat goeie transmissie-eienskappe na lig in 1550 nm-band. Die funksie van foto-elektriese omskakeling kan nie gerealiseer word nie, dus vir mikrogolffotontoepassings, om aan die behoeftes van foto-elektriese omskakeling op die skyfie te voldoen. InGaAs- of Ge-Si-opsporingseenhede moet op LNOI-gebaseerde fotoniese geïntegreerde skyfies bekendgestel word deur teruglaai van sweiswerk of epitaksiale groei. In terme van koppeling met optiese vesel, omdat die optiese vesel self SiO2-materiaal is, het die modusveld van SiO2-golfleier die hoogste passingsgraad met die modusveld van optiese vesel, en die koppeling is die gerieflikste. Die modusvelddeursnee van die sterk beperkte golfleier van dunfilmlitiumniobaat is ongeveer 1μm, wat heelwat verskil van die modusveld van optiese vesel, dus moet behoorlike moduskoltransformasie uitgevoer word om by die modusveld van optiese vesel te pas.
Wat integrasie betref, of verskeie materiale 'n hoë integrasiepotensiaal het, hang hoofsaaklik af van die buigradius van die golfleier (wat geraak word 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 golfleiers die potensiaal om hoë integrasie te bereik. Daarom maak die voorkoms van dun film litium niobaat dit moontlik vir litium niobaat materiaal om werklik die rol van optiese "silikon" te speel. Vir die toepassing van mikrogolffotone is die voordele van dunfilmlitiumniobaat duideliker.
Postyd: 23-Apr-2024