Õhukese kilega liitiumniobaat-elektrooptilise modulaatori uurimistöö edenemine

Uuringute edenemineõhukese kilega liitiumniobaat-elektrooptiline modulaator

Elektrooptiline modulaator on optilise sidesüsteemi ja mikrolaine-fotoonilise süsteemi põhiseade. See reguleerib vabas ruumis või optilises lainejuhis levivat valgust, muutes rakendatava elektrivälja abil materjali murdumisnäitajat. Traditsiooniline liitiumniobaatelektrooptiline modulaatorElektrooptilise materjalina kasutatakse liitiumniobaatmaterjali. Monokristalliline liitiumniobaatmaterjal on lokaalselt legeeritud lainejuhi moodustamiseks titaandifusiooni või prootonvahetusprotsessi abil. Murdumisnäitaja erinevus südamikukihi ja kattekihi vahel on väga väike ning lainejuhil on halb seondumisvõime valgusväljaga. Pakendatud elektrooptilise modulaatori kogupikkus on tavaliselt 5–10 cm.

Liitiumniobaadi isolaatoril (LNOI) tehnoloogia pakub tõhusat viisi liitiumniobaadi elektrooptilise modulaatori suuremõõtmelise probleemi lahendamiseks. Lainejuhi südamikukihi ja kattekihi murdumisnäitaja erinevus on kuni 0,7, mis suurendab oluliselt lainejuhi optilise moodi sidumise võimet ja elektrooptilist regulatsiooniefekti ning on saanud elektrooptilise modulaatori valdkonna uurimisvaldkonnaks.

Tänu mikrotöötlemistehnoloogia arengule on LNOI platvormil põhinevate elektrooptiliste modulaatorite väljatöötamine edenenud kiiresti, näidates suundumust kompaktsema suuruse ja pideva jõudluse paranemise suunas. Kasutatava lainejuhi struktuuri kohaselt on tüüpilised õhukese kilega liitiumniobaat-elektrooptilised modulaatorid otse söövitatud lainejuhiga elektrooptilised modulaatorid, laetud hübriidmodulaatoridlainejuhtmodulaatoridja hübriidsed räni integreeritud lainejuhi elektrooptilised modulaatorid.

Praegu vähendab kuiva söövitusprotsessi täiustamine oluliselt õhukese kilega liitiumniobaatlainejuhi kadusid, harja laadimise meetod lahendab söövitusprotsessi suure keerukusega seotud probleemi ja on realiseerinud liitiumniobaatelektrooptilise modulaatori, mille pinge on alla 1 V poollaine, ning kombinatsioon küpse SOI-tehnoloogiaga vastab footonite ja elektronide hübriidintegratsiooni trendile. Õhukese kilega liitiumniobaattehnoloogial on eelised väikese kaduga, väikese suuruse ja suure ribalaiusega integreeritud elektrooptilise modulaatori realiseerimisel kiibil. Teoreetiliselt ennustatakse, et 3 mm õhukese kilega liitiumniobaatpush-pullM⁃Z modulaatorid3dB elektrooptiline ribalaius võib ulatuda kuni 400 GHz-ni ja eksperimentaalselt valmistatud õhukese kilega liitiumniobaatmodulaatori ribalaiuseks on teatatud veidi üle 100 GHz, mis on ikkagi teoreetilisest ülempiirist kaugel. Põhiliste struktuuriparameetrite optimeerimisest tulenev paranemine on piiratud. Tulevikus võib modulaatori jõudlust veelgi parandada uute mehhanismide ja struktuuride uurimise seisukohast, näiteks standardse koplanaarse lainejuhtelektroodi kujundamine segmenteeritud mikrolaineelektroodina.

Lisaks on integreeritud modulaatorkiibi pakendite ja kiibil heterogeense integreerimise realiseerimine laserite, detektorite ja muude seadmetega nii võimalus kui ka väljakutse õhukese kilega liitiumniobaatmodulaatorite edasiseks arendamiseks. Õhukese kilega liitiumniobaatelektrooptilisel modulaatoril on oluline roll mikrolainefotonite, optilise side ja muudes valdkondades.