Suure jõudlusega elektrooptiline modulaator: õhukese kilega liitiumniobaatmodulaator

Suure jõudlusega elektrooptiline modulaator:õhukese kilega liitiumniobaadi modulaator

Elektrooptiline modulaator (EOM-modulaator) on modulaator, mis on loodud teatud elektrooptiliste kristallide elektrooptilise efekti abil ja mis suudab sideseadmetes kiireid elektroonilisi signaale optilisteks signaalideks teisendada. Kui elektrooptilisele kristallile rakendatakse elektrivälja, muutub elektrooptilise kristalli murdumisnäitaja ja vastavalt muutuvad ka kristalli optilise laine omadused, et realiseerida optilise signaali amplituudi, faasi ja polarisatsiooni oleku modulatsioon ning teisendada sideseadmes olev kiire elektrooniline signaal optiliseks signaaliks modulatsiooni abil.

Praegu on olemas kolm peamist tüüpielektrooptilised modulaatoridturul: ränipõhised modulaatorid, indiumfosfiidmodulaatorid ja õhukese kile modulaatoridliitiumniobaadi modulaatorNende hulgas puudub räni otsene elektrooptiline koefitsient ja selle jõudlus on üldisem. See sobib ainult lühikese vahemaa andmeedastustransiivermooduli modulaatori tootmiseks. Indiumfosfiid sobib küll keskmise ja pika vahemaa optilise sidevõrgu transiivermooduli jaoks, kuid integreerimisprotsessi nõuded on äärmiselt kõrged ja maksumus on suhteliselt kõrge. Rakendusel on teatud piirangud. Seevastu liitiumniobaadi kristallil on rikas mitte ainult fotoelektriline efekt, vaid ka fotorefraktiivse efekti, mittelineaarse efekti, elektrooptilise efekti, akustilise optilise efekti, piesoelektrilise efekti ja termoelektrilise efekti võrdsus ühega ning tänu oma võrestruktuurile ja rikkalikule defektstruktuurile saab liitiumniobaadi paljusid omadusi oluliselt reguleerida kristalli koostise, elementide legeerimise, valentsoleku kontrolli jms abil. See saavutab suurepärase fotoelektrilise jõudluse, näiteks elektrooptilise koefitsiendi kuni 30,9 pm/V, mis on oluliselt kõrgem kui indiumfosfiidil, ning sellel on väike säutsuefekt (säutsuefekt: viitab nähtusele, et impulsi sagedus muutub laserimpulsi edastusprotsessi ajal aja jooksul. Suurem säutsuefekt põhjustab madalamat signaali-müra suhet ja mittelineaarset efekti), hea ekstinktsioonisuhe (signaali "sisse" ja "välja" oleku keskmine võimsussuhe) ja suurepärane seadme stabiilsus. Lisaks erineb õhukese kilega liitiumniobaatmodulaatori töömehhanism ränipõhisest modulaatorist ja indiumfosfiidmodulaatorist, mis kasutavad mittelineaarseid modulatsioonimeetodeid, mis kasutavad elektriliselt moduleeritud signaali optilisele kandurile laadimiseks lineaarset elektrooptilist efekti ja modulatsioonikiirust määrab peamiselt mikrolaineelektroodi jõudlus, seega on võimalik saavutada suurem modulatsioonikiirus ja lineaarsus ning madalam energiatarve. Eelneva põhjal on liitiumniobaat ideaalne valik suure jõudlusega elektrooptiliste modulaatorite valmistamiseks, millel on lai valik rakendusi 100G/400G koherentsetes optilistes sidevõrkudes ja ülikiiretes andmekeskustes ning mis suudavad saavutada pikki edastuskaugusi üle 100 kilomeetri.

Liitiumniobaat kui "footonrevolutsiooni" õõnestav materjal, kuigi sellel on räni ja indiumfosfiidiga võrreldes palju eeliseid, esineb seadmes sageli lahtise materjali kujul. Valgus piirdub ioondifusiooni või prootonvahetuse teel moodustunud tasapinnalise lainejuhiga. Murdumisnäitaja erinevus on tavaliselt suhteliselt väike (umbes 0,02) ja seadme suurus on suhteliselt suur. Miniaturiseerimise ja integreerimise vajadusi on keeruline rahuldada.optilised seadmedja selle tootmisliin erineb endiselt tegelikust mikroelektroonika protsessiliinist ning probleemiks on kõrge hind, seega on õhukese kile moodustamine elektrooptilistes modulaatorites kasutatava liitiumniobaadi oluline arendussuund.