Korkea lineaarisuuselektro-optinen modulaattorija mikroaaltouuni fotonisovellus
Viestintäjärjestelmien kasvavien vaatimusten myötä signaalien siirtotehokkuuden parantamiseksi edelleen ihmiset sulauttavat fotonit ja elektronit täydentävien etujen saavuttamiseksi, ja syntyy mikroaaltouuni fotoniikka. Elektro-optinen modulaattori tarvitaan sähkön muuntamiseksi valoonmikroaaltouuni fotonijärjestelmät, ja tämä avainvaihe määrittää yleensä koko järjestelmän suorituskyvyn. Koska radiotaajuussignaalin muuntaminen optiseksi domeeniksi on analoginen signaaliprosessi ja tavallinensähköoptiset modulaattoritSiinä on luontainen epälineaarisuus, muuntamisprosessissa on vakava signaalin vääristymä. Arvioidun lineaarisen modulaation saavuttamiseksi modulaattorin toimintapiste on yleensä kiinnitetty ortogonaaliseen esijännitykseen, mutta se ei silti pysty täyttämään mikroaaltofotonilinkin vaatimuksia modulaattorin lineaarisuudelle. Elektro-optisia modulaattoreita, joilla on korkea lineaarisuus, tarvitaan kiireellisesti.
Piusmateriaalien nopea taitekerroin modulointi saavutetaan yleensä vapaan kantaja-plasmidispersion (FCD) vaikutuksella. Sekä FCD -efekti että PN -liitosmodulaatio ovat epälineaarisia, mikä tekee piisodulaattorista vähemmän lineaarista kuin litium -niobaattimodulaattori. Litium -niobaattimateriaalit osoittavat erinomaisiaelektro-optinen modulaatioominaisuudet niiden kiekkovaikutuksen vuoksi. Samanaikaisesti litium-niobaattimateriaalilla on edut suuresta kaistanleveydestä, hyvistä modulaatioominaisuuksista, alhaisesta menetyksestä, helposta integroinnista ja yhteensopivuudesta puolijohdeprosessin kanssa, ohuen kalvon litium-niobaatin käyttö korkean suorituskyvyn elektro-optisen modulaattorin valmistukseen, mutta myös silikoniin ei ole ”lyhytaikainen levy”, mutta myös saavuttamaan korkea lineaarisuus. Ohuen kalvon litium-niobaatti (LNOI) -elooptisen modulaattorin eristimessä on tullut lupaava kehityssuunta. Ohuen kalvojen litium-niobaattimateriaalien valmistustekniikan ja aaltojohtotekniikan kehittämisen myötä ohuen kalvon litium-niobate-elektro-optisen modulaattorin korkean muuntamisen tehokkuudesta ja korkeammasta integroinnista on tullut kansainvälisen akateemisen ja teollisuuden kenttä.
Ohuen kalvon litium -niobatin ominaisuudet
Yhdysvalloissa DAP AR -suunnittelu on tehnyt seuraavan arvioinnin litium -niobaattimateriaaleista: Jos elektronisen vallankumouksen keskipiste on nimetty piidamateriaalin mukaan, joka mahdollistaa sen, fotoniikan vallankumouksen syntymäpaikka on todennäköisesti nimetty litiumin niobaatin mukaan. Tämä johtuu siitä, että litium-niobaatti integroi sähkö-optisen vaikutuksen, akustooptisen vaikutuksen, pietsosähköisen vaikutuksen, termoelektrisen vaikutuksen ja valorektraktiivisen vaikutuksen yhdessä, aivan kuten piidamateriaalit optiikan kentällä.
Optisten siirtoominaisuuksien suhteen INP-materiaalilla on suurin sirunsiirtohäviö, joka johtuu valon imeytymisestä yleisesti käytetyllä 1550 nm: n kaistalla. SIO2: lla ja piilitridillä on parhaat siirtoominaisuudet, ja häviö voi saavuttaa ~ 0,01 dB/cm: n taso; Tällä hetkellä ohutkalvojen litium-niobaatti-aaltojohdon aaltojohto voi saavuttaa 0,03dB/cm: n tason, ja ohutkalvojen litium-niobaatti-aaltojohdon menetys voi vähentyä edelleen, kun tulevaisuudessa teknologinen taso paranee jatkuvasti. Siksi ohutkalvon litium -niobaattimateriaali osoittaa hyvän suorituskyvyn passiivisille valonrakenteille, kuten fotosynteettiselle polulle, šuntille ja mikroroinnille.
Valon muodostumisen kannalta vain INP: llä on kyky päästä valoa suoraan; Siksi mikroaaltofotonien levittämistä varten on tarpeen ottaa käyttöön INP -pohjainen valonlähde LNOI -pohjaiseen fotoniseen integroidulle sirulle hitsauksen tai epitaksiaalisen kasvun taustalla. Valonmodulaation suhteen on korostettu edellä, että ohutkalvon litium-niobaattimateriaali on helpompi saavuttaa suurempi modulaatiokaistanleveys, pienempi puoliaaltojännite ja alhaisempi lähetyshäviö kuin INP ja SI. Lisäksi ohutkalvon litium-niobaattimateriaalien elektro-optisen modulaation korkea lineaarisuus on välttämätöntä kaikille mikroaaltofotonisovelluksille.
Optisen reitityksen kannalta ohuen kalvon litium-niobaattimateriaalin nopea elektro-optinen vaste tekee LNOI-pohjaisesta optisesta kytkimestä, joka pystyy nopeaan optiseen reitityskytkimeen, ja myös tällaisen nopean kytkimen tehonkulutus on erittäin pieni. Integroidun mikroaaltofotoniteknologian tyypilliseen levittämiseen optisesti ohjattavan säteenmuotoilevan sirun kyvyttömyys kytkemällä nopean säteen skannauksen tarpeiden tyydyttämiseksi, ja erittäin pienen virrankulutuksen ominaisuudet on hyvin mukautettu suuren mittakaavan vaiheittaisen ryhmäjärjestelmän tiukkoihin vaatimuksiin. Vaikka INP-pohjainen optinen kytkin voi myös toteuttaa nopean optisen reitin kytkentä, se tuo suuren kohinan, varsinkin kun monitasoinen optinen kytkin on kaskattu, melukerroin heikentyy vakavasti. Pii-, SiO2- ja piinitridimateriaalit voivat vaihtaa optisia reittejä vain lämpöoptisen vaikutuksen tai kantoaallon dispersiovaikutuksen läpi, jolla on suuren virrankulutuksen haitat ja hidas kytkentänopeus. Kun vaiheittaisen ryhmän taulukko on suuri, se ei pysty täyttämään virrankulutuksen vaatimuksia.
Optisen vahvistuksen suhteenpuolijohdeoptinen vahvistin (SOA) INP: n perusteella on ollut kypsä kaupallisessa käytössä, mutta sillä on korkean kohinan kertoimen ja alhaisen kylläisyyden lähtötehon haitat, mikä ei edistä mikroaaltofotonien käyttöä. Ohu-elokuvan litium-niobaatti-aaltojohdon parametrinen monistusprosessi jaksollisen aktivoinnin ja inversion perusteella voi saavuttaa alhaisen kohinan ja suuritehoisen sirun optisen monistumisen, joka voi hyvin täyttää integroidun mikroaaltofotoniteknologian vaatimukset sirun optisen monistuksen saamiseksi.
Valon havaitsemisen kannalta ohuen kalvon litium -niobaatilla on hyvät siirtoominaisuudet valoa 1550 nm: n kaistalla. Valoelektrisen muuntamisen toimintaa ei voida toteuttaa, joten mikroaaltofotonisovelluksissa sirun valosähköisen muuntamisen tarpeiden tyydyttämiseksi. INGAA: t tai GE-Si: n havaitsemisyksiköt on otettava käyttöön LNOI-pohjaisissa fotonisissa integroiduissa siruissa badaalata hitsaus tai epitaksiaalikasvu. Optisen kuidun kanssa kytkemisen suhteen, koska itse optinen kuitu on SiO2 -materiaalia, SiO2 -aaltoputken moodikenttä on korkein sovitusaste optisen kuidun moodikenttään ja kytkentä on kätevin. Ohuen kalvon litium -niobaatin voimakkaasti rajoitetun aaltoputken moodikentän halkaisija on noin 1 μm, mikä on aivan erilainen kuin optisen kuidun moodikenttä, joten oikea moodin spot -muunnos on suoritettava vastaamaan optisen kuidun moodikenttää.
Integraation kannalta riippumatta siitä, onko eri materiaaleilla korkea integraatiopotentiaali, riippuu pääasiassa aaltojohdon taivutussädeltä (vaikuttaa aaltojohtotilan kentän rajoitukseen). Vahvan rajoitettu aaltojohto mahdollistaa pienemmän taivutussäteen, joka edistää paremmin korkean integraation toteutumista. Siksi ohutkalvo litium-niobaatti-aaltoputkilla on potentiaali saavuttaa korkea integraatio. Siksi ohuen kalvon litium -niobaatin ulkonäkö antaa litium -niobaattimateriaalille mahdollisuuden olla todella optisen “piin” rooli. Mikroaaltofotonien levittämiseksi ohuen kalvon litium -niobaatin edut ovat selvempiä.
Viestin aika: huhtikuu-23-2024