Tehokas sähköoptinen modulaattori: ohutkalvoinen litiumniobaattimodulaattori

Korkean suorituskyvyn sähköoptinen modulaattori:ohutkalvoinen litiumniobaattimodulaattori

Elektro-optinen modulaattori (EOM-modulaattori) on modulaattori, joka on valmistettu käyttämällä tiettyjen sähköoptisten kiteiden sähköoptista vaikutusta, ja joka voi muuntaa tietoliikennelaitteiden suurnopeuselektronisia signaaleja optisiksi signaaleiksi. Kun sähköoptinen kide altistetaan sähkökentälle, sähköoptisen kiteen taitekerroin muuttuu ja kiteen optiset aalto-ominaisuudet muuttuvat myös vastaavasti, jolloin optisen signaalin amplitudi-, vaihe- ja polarisaatiotila voidaan moduloida ja muuntaa tietoliikennelaitteen suurnopeuselektroninen signaali optiseksi signaaliksi moduloinnin avulla.

Tällä hetkellä on olemassa kolme päätyyppiäsähköoptiset modulaattoritmarkkinoilla: piipohjaiset modulaattorit, indiumfosfidimodulaattorit ja ohutkalvomodulaattoritlitiumniobaattimodulaattoriNäistä pii ei ole suoraa sähköoptista kerrointa, suorituskyky on yleisempi, soveltuu vain lyhyen matkan tiedonsiirtolähetin-vastaanotinmoduulimodulaattorin tuotantoon. Indiumfosfidi soveltuu kuitenkin keskipitkän ja pitkän matkan optisen tietoliikenneverkon lähetin-vastaanotinmoduuliin, mutta integrointiprosessivaatimukset ovat erittäin korkeat, kustannukset ovat suhteellisen korkeat ja sovelluksella on tiettyjä rajoituksia. Sitä vastoin litiumniobaatin kide ei ole ainoastaan ​​rikas valoelektrisen vaikutuksen, vaan myös fotorefraktiovaikutuksen, epälineaarisen vaikutuksen, sähköoptisen vaikutuksen, akustisen optisen vaikutuksen, pietsosähköisen vaikutuksen ja termoelektrisen vaikutuksen suhteen. Hilarakenteensa ja rikkaan vikarakenteensa ansiosta litiumniobaatin monia ominaisuuksia voidaan suuresti säädellä kidekoostumuksella, alkuaineiden seostuksella, valenssitilan hallinnalla jne. Se saavuttaa erinomaisen valoelektrisen suorituskyvyn, kuten jopa 30,9 pm/V:n sähköoptisen kertoimen, joka on huomattavasti korkeampi kuin indiumfosfidilla, ja sillä on pieni sirinävaikutus (siirinävaikutus: viittaa ilmiöön, jossa pulssin taajuus muuttuu ajan myötä laserpulssin lähetysprosessin aikana. Suurempi sirinävaikutus johtaa alhaisempaan signaali-kohinasuhteeseen ja epälineaariseen vaikutukseen), hyvä ekstinktiosuhde (signaalin "päällä"-tilan ja "pois"-tilan keskimääräinen tehosuhde) ja erinomainen laitteen vakaus. Lisäksi ohutkalvoisen litiumniobaattimodulaattorin toimintamekanismi eroaa piipohjaisen modulaattorin ja indiumfosfidimodulaattorin toimintamekanismista, joka käyttää epälineaarisia modulaatiomenetelmiä. Lineaarinen sähköoptinen ilmiö lataa sähkömoduloidun signaalin optiselle kantoaallolle, ja modulaationopeus määräytyy pääasiassa mikroaaltoelektrodin suorituskyvyn perusteella, joten voidaan saavuttaa suurempi modulaationopeus ja lineaarisuus sekä pienempi virrankulutus. Edellä esitetyn perusteella litiumniobaatista on tullut ihanteellinen valinta korkean suorituskyvyn sähköoptisten modulaattoreiden valmistukseen, jolla on laaja valikoima sovelluksia 100G/400G koherenteissa optisissa tietoliikenneverkoissa ja erittäin nopeissa datakeskuksissa, ja jolla voidaan saavuttaa yli 100 kilometrin siirtoetäisyydet.

Litiumniobaatti "fotonivallankumouksen" kumouksellisena materiaalina, vaikka sillä on monia etuja verrattuna piihin ja indiumfosfidiin, se esiintyy usein laitteessa irtomateriaalina. Valo rajoittuu ionidiffuusion tai protoninvaihdon muodostamaan tasoaaltojohtimeen. Taitekertoimen ero on yleensä suhteellisen pieni (noin 0,02) ja laitteen koko on suhteellisen suuri. Miniatyrisoinnin ja integroinnin tarpeiden täyttäminen on vaikeaa.optiset laitteet, ja sen tuotantolinja eroaa edelleen varsinaisesta mikroelektroniikan prosessilinjasta, ja ongelmana on korkeat kustannukset, joten ohutkalvonmuodostus on tärkeä kehityssuunta litiumniobaatille, jota käytetään sähköoptisissa modulaattoreissa.