Yksi optisen modulaattorin tärkeimmistä ominaisuuksista on sen modulaationopeus tai kaistanleveys, jonka tulee olla vähintään yhtä nopea kuin käytettävissä oleva elektroniikka. Transistoreja, joiden siirtotaajuudet ovat selvästi yli 100 GHz, on jo osoitettu 90 nm:n piiteknologiassa, ja nopeus kasvaa entisestään, kun ominaisuuden vähimmäiskokoa pienennetään [1]. Nykyisten piipohjaisten modulaattoreiden kaistanleveys on kuitenkin rajallinen. Piillä ei ole χ(2)-epälineaarisuutta sen sentrosymmetrisen kiderakenteensa vuoksi. Jännitetyn piin käyttö on jo johtanut mielenkiintoisiin tuloksiin [2], mutta epälineaarisuus ei vielä mahdollista käytännön laitteita. Huippuluokan piin fotonimodulaattorit luottavat siksi edelleen vapaan kantoaallon dispersioon pn- tai nastaliitoksissa [3–5]. Eteenpäin suuntautuvilla biasoituneilla liitoksilla on osoitettu olevan niinkin alhainen jännitteen pituustulo kuin VπL = 0,36 V mm, mutta modulaationopeutta rajoittaa vähemmistökantoaaltojen dynamiikka. Silti 10 Gbit/s datanopeuksia on generoitu sähköisen signaalin esikorostuksen avulla [4]. Käänteisiä biasoituja liitoksia käyttämällä kaistanleveys on kasvatettu noin 30 GHz:iin [5,6], mutta jännitetulo nousi arvoon VπL = 40 V mm. Valitettavasti tällaiset plasmavaikutteiset vaihemodulaattorit tuottavat myös ei-toivottua intensiteettimodulaatiota [7], ja ne reagoivat epälineaarisesti käytettyyn jännitteeseen. Edistyneet modulaatioformaatit, kuten QAM, edellyttävät kuitenkin lineaarista vastetta ja puhdasta vaihemodulaatiota, mikä tekee sähköoptisen efektin (Pockels-ilmiön [8]) hyödyntämisen erityisen toivottavaa.
2. SOH-lähestymistapa
Viime aikoina on ehdotettu pii-orgaanisen hybridin (SOH) lähestymistapaa [9–12]. Esimerkki SOH-modulaattorista on esitetty kuvassa 1(a). Se koostuu rakosta, joka ohjaa optista kenttää, ja kahdesta piiliuskasta, jotka yhdistävät sähköisesti optisen aaltoputken metallielektrodeihin. Elektrodit sijaitsevat optisen modaalikentän ulkopuolella optisten häviöiden välttämiseksi [13], kuva 1(b). Laite on päällystetty sähköoptisella orgaanisella materiaalilla, joka täyttää raon tasaisesti. Moduloiva jännite kulkee metallisen sähköisen aaltoputken kautta ja putoaa raon yli johtavien piiliuskojen ansiosta. Tuloksena oleva sähkökenttä muuttaa sitten taitekerrointa urassa ultranopean sähköoptisen vaikutuksen avulla. Koska raon leveys on luokkaa 100 nm, muutama voltti riittää synnyttämään erittäin voimakkaita moduloivia kenttiä, jotka ovat useimpien materiaalien dielektrisen lujuuden suuruusluokkaa. Rakenteella on korkea modulaatiotehokkuus, koska sekä moduloiva että optinen kentät ovat keskittyneet raon sisään, kuva 1(b) [14]. Todellakin, ensimmäiset toteutukset SOH-modulaattoreista, joissa on alijännitetoiminto [11], on jo esitetty, ja sinimuotoinen modulaatio 40 GHz:iin asti on osoitettu [15,16]. Pienjännitteisten ja nopeiden SOH-modulaattoreiden rakentamisen haasteena on kuitenkin luoda erittäin johtava liitäntäliuska. Vastaavassa piirissä rako voidaan esittää kondensaattorilla C ja johtavat liuskat vastuksilla R, kuva 1(b). Vastaava RC-aikavakio määrittää laitteen kaistanleveyden [10,14,17,18]. Resistanssin R pienentämiseksi on ehdotettu silikoniliuskojen dooppausta [10,14]. Vaikka doping lisää piiliuskojen johtavuutta (ja siten lisää optisia häviöitä), maksetaan ylimääräinen tappiosakko, koska epäpuhtauksien sironta heikentää elektronien liikkuvuutta [10,14,19]. Lisäksi viimeisimmät valmistusyritykset osoittivat odottamattoman alhaisen johtavuuden.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., joka sijaitsee Kiinan "Piilaaksossa" - Beijing Zhongguancunissa, on korkean teknologian yritys, joka on omistautunut palvelemaan kotimaisia ja ulkomaisia tutkimuslaitoksia, tutkimuslaitoksia, yliopistoja ja yritysten tieteellistä tutkimushenkilöstöä. Yrityksemme toimii pääasiassa optoelektronisten tuotteiden itsenäiseen tutkimukseen ja kehittämiseen, suunnitteluun, valmistukseen, myyntiin ja tarjoaa innovatiivisia ratkaisuja ja ammattitaitoisia, yksilöllisiä palveluita tieteellisille tutkijoille ja teollisuusinsinööreille. Vuosien itsenäisen innovaation jälkeen se on muodostanut rikkaan ja täydellisen sarjan valosähköisiä tuotteita, joita käytetään laajalti kunnallis-, sotilas-, kuljetus-, sähkö-, rahoitus-, koulutus-, lääketieteen ja muilla aloilla.
Odotamme innolla yhteistyötä kanssasi!
Postitusaika: 29.3.2023