Kõrge lineaarsuselektrooptiline modulaatorja mikrolainefotonirakendus
Seoses sidesüsteemide kasvavate nõuetega sulanduvad inimesed, et veelgi parandada signaalide edastamise efektiivsust, footoneid ja elektrone, et saavutada täiendavaid eeliseid ning sünnib mikrolainefotoonika.Elektro-optilist modulaatorit on vaja elektrienergia muundamiseks valguseksmikrolainefotoonilised süsteemid, ja see põhietapp määrab tavaliselt kogu süsteemi jõudluse.Kuna raadiosagedussignaali muundamine optiliseks domeeniks on analoogsignaali protsess ja tavalineelektrooptilised modulaatoridon loomupärane mittelineaarsus, on teisendusprotsessis tõsiseid signaalimoonutusi.Ligikaudse lineaarse modulatsiooni saavutamiseks fikseeritakse modulaatori tööpunkt tavaliselt ortogonaalses nihkepunktis, kuid see ei vasta siiski mikrolaine footonlingi nõuetele modulaatori lineaarsuse osas.Hädasti on vaja suure lineaarsusega elektro-optilisi modulaatoreid.
Ränimaterjalide kiire murdumisnäitaja modulatsioon saavutatakse tavaliselt vaba kandja plasmadispersiooni (FCD) efektiga.Nii FCD efekt kui ka PN-siirde modulatsioon on mittelineaarsed, mis muudab ränimodulaatori vähem lineaarseks kui liitiumniobaatmodulaator.Liitiumniobaatmaterjalid on suurepärasedelektrooptiline modulatsioonomadused tulenevad nende Puckeri efektist.Samal ajal on liitiumniobaatmaterjali eelisteks suur ribalaius, head modulatsiooniomadused, väike kadu, lihtne integreerimine ja ühilduvus pooljuhtprotsessiga, õhukese kile liitiumniobaadi kasutamine suure jõudlusega elektro-optilise modulaatori valmistamiseks, võrreldes räniga. peaaegu puudub "lühike plaat", vaid ka kõrge lineaarsuse saavutamiseks.Õhukese kilega liitiumniobaadi (LNOI) elektrooptiline modulaator isolaatoril on muutunud paljutõotavaks arengusuunaks.Õhukese kilega liitiumniobaadi materjali ettevalmistamise tehnoloogia ja lainejuhi söövitustehnoloogia väljatöötamisega on õhukese kile liitiumniobaadi elektrooptilise modulaatori kõrge konversioonitõhusus ja suurem integreeritus muutunud rahvusvahelise akadeemilise ringkonna ja tööstuse valdkonnaks.
Õhukese kilega liitiumniobaadi omadused
Ameerika Ühendriikides on DAP AR planeerimisel tehtud liitiumniobaadi materjalidele järgmine hinnang: kui elektroonilise revolutsiooni keskpunkt on nimetatud seda võimaldava ränimaterjali järgi, siis fotoonika revolutsiooni sünnikoht on tõenäoliselt nimetatud liitiumniobaadi järgi. .Selle põhjuseks on asjaolu, et liitiumniobaat ühendab elektro-optilise efekti, akusto-optilise efekti, piesoelektrilise efekti, termoelektrilise efekti ja fotorefraktsiooniefekti ühes, täpselt nagu ränimaterjalid optika valdkonnas.
Optiliste ülekandeomaduste osas on InP materjalil suurim kiibil olev ülekandekadu, mis on tingitud valguse neeldumisest tavaliselt kasutatavas 1550 nm ribas.SiO2 ja räni nitriidil on parimad ülekandeomadused ning kadu võib ulatuda tasemeni ~ 0,01 dB/cm;Praegu võib õhukese kilega liitiumniobaatlainejuhi lainejuhikadu ulatuda tasemeni 0,03 dB/cm ja õhukese kilega liitiumniobaatlainejuhi kadu võib veelgi vähendada koos tehnoloogilise taseme pideva parandamisega tulevik.Seetõttu näitab õhukese kilega liitiumniobaatmaterjal head jõudlust passiivsete valgusstruktuuride jaoks, nagu fotosünteesirada, šunt ja mikrorõngas.
Valguse tekitamise osas on ainult InP-l võimalus valgust otse kiirata;Seetõttu on mikrolaine footonite rakendamiseks vaja LNOI-põhisele fotoonilisele integreeritud kiibile kasutusele võtta InP-põhine valgusallikas keevitamise või epitaksiaalse kasvu teel.Valgusmodulatsiooni osas on ülalpool rõhutatud, et õhukese kilega liitiumniobaatmaterjaliga on lihtsam saavutada suurem modulatsiooniriba, madalam poollainepinge ja väiksem ülekandekadu kui InP ja Si.Lisaks on õhukese kilega liitiumniobaatmaterjalide elektro-optilise modulatsiooni kõrge lineaarsus oluline kõigi mikrolainefotonirakenduste jaoks.
Optilise marsruutimise osas muudab õhukese kile liitiumniobaatmaterjali kiire elektrooptiline reaktsioon LNOI-põhise optilise lüliti võimeliseks kiireks optiliseks marsruutimiseks ja sellise kiire lülitamise energiatarve on samuti väga madal.Integreeritud mikrolaine footontehnoloogia tüüpiliseks rakendamiseks on optiliselt juhitaval kiibil kiire lülitusvõime, et rahuldada kiire kiirskaneerimise vajadusi ning ülimadala energiatarbimise omadused on hästi kohandatud suurte seadmete rangetele nõuetele. -skaala faasitud massiivisüsteem.Kuigi InP-põhine optiline lüliti suudab realiseerida ka kiire optilise tee vahetamise, tekitab see suurt müra, eriti kui mitmetasandiline optiline lüliti on kaskaaditud, halveneb müra koefitsient tõsiselt.Räni, SiO2 ja räninitriidmaterjalid saavad optilisi teid vahetada ainult termo-optilise efekti või kandja dispersiooniefekti kaudu, mille puuduseks on suur energiatarve ja aeglane lülituskiirus.Kui faasilise massiivi massiivi suurus on suur, ei saa see vastata energiatarbimise nõuetele.
Optilise võimenduse osas onpooljuht optiline võimendi (SOA) on InP-l põhinev kommertskasutuseks küps, kuid selle puuduseks on kõrge mürakoefitsient ja madal küllastusväljundvõimsus, mis ei soodusta mikrolaine footonite kasutamist.Perioodilisel aktiveerimisel ja inversioonil põhinev õhukese kilega liitiumniobaatlainejuhi parameetriline võimendusprotsess võib saavutada madala mürataseme ja suure võimsusega kiibil oleva optilise võimenduse, mis vastab hästi integreeritud mikrolaine footontehnoloogia nõuetele kiibil oleva optilise võimenduse jaoks.
Valgustuvastuse osas on õhukese kilega liitiumniobaadil head valguse ülekandeomadused 1550 nm ribal.Fotoelektrilise muundamise funktsiooni ei saa realiseerida, nii et mikrolainefotonirakenduste puhul, et rahuldada kiibi fotoelektrilise muundamise vajadusi.InGaAs või Ge-Si tuvastusüksused tuleb kasutusele võtta LNOI-l põhinevatel fotoonilistel integreeritud kiipidel, kasutades tagasikoormuskeevitust või epitaksiaalset kasvu.Optilise kiuga sidumise osas, kuna optiline kiud ise on SiO2 materjal, on SiO2 lainejuhi režiimiväljal kõige suurem sobivusaste optilise kiu režiimiväljaga ja sidumine on kõige mugavam.Õhukese kile liitiumniobaadi tugevalt piiratud lainejuhi režiimivälja läbimõõt on umbes 1 μm, mis on üsna erinev optilise kiu režiimiväljast, seega tuleb optilise kiu režiimiväljaga sobitamiseks läbi viia õige režiimipunkti teisendus.
Integreerimise osas sõltub see, kas erinevatel materjalidel on kõrge integratsioonipotentsiaal, peamiselt lainejuhi painderaadiusest (mõjutab lainejuhi režiimi välja piiratus).Tugevalt piiratud lainejuht võimaldab väiksemat painderaadiust, mis soodustab suurema integratsiooni saavutamist.Seetõttu on õhukese kilega liitiumniobaatlainejuhtidel potentsiaal saavutada kõrge integratsioon.Seetõttu võimaldab õhukese kilega liitiumniobaadi välimus liitiumniobaadi materjalil tõesti mängida optilise räni rolli.Mikrolaine footonite rakendamisel on õhukese kile liitiumniobaadi eelised ilmsemad.
Postitusaeg: 23. aprill 2024