Entwodiksyon sou estrikti ak pèfòmansModilatè elektwo-optik fim mens ityòm niobat
An modilatè elektwo-optikki baze sou diferan estrikti, longèdonn, ak platfòm niobat ityòm fim mens, ak yon konparezon pèfòmans konplè nan divès kaliteModilatè EOM yo, ansanm ak yon analiz sou rechèch ak aplikasyon anModilatè niobat ityòm fim mensnan lòt domèn.
1. Modilatè niobat ityòm fim mens ki pa gen kavite rezonans
Kalite modilatè sa a baze sou ekselan efè elektwo-optik kristal niobat ityòm lan epi li se yon aparèy kle pou reyalize kominikasyon optik gwo vitès ak long distans. Gen twa estrikti prensipal:
1.1 Modilatè elektwòd vag k ap deplase MZI: Sa a se konsepsyon ki pi tipik la. Gwoup rechèch Lončar nan Inivèsite Harvard te premye reyalize yon vèsyon pèfòmans segondè an 2018, ak amelyorasyon ki vin apre tankou chaj kapasitif ki baze sou substrats kwatz (gwo Pleasant men enkonpatib ak substrats ki baze sou Silisyòm) ak konpatib ki baze sou Silisyòm ki baze sou krevaj substrats, reyalize gwo Pleasant (>67 GHz) ak transmisyon siyal gwo vitès (tankou 112 Gbit/s PAM4).
1.2 Modilatè MZI pliyan: Pou diminye gwosè aparèy la epi adapte ak modil kontra enfòmèl ant tankou QSFP-DD, tretman polarizasyon, gid vag kwaze oswa elektwòd mikwostrikti envèse yo itilize pou diminye longè aparèy la pa mwatye epi reyalize yon Pleasant 60 GHz.
1.3 Modilatè Ortogonal (IQ) Polarizasyon Senp/Doub: Itilize fòma modilasyon lòd siperyè pou amelyore vitès transmisyon an. Gwoup rechèch Cai nan Inivèsite Sun Yat sen te reyalize premye modilatè IQ polarizasyon sèl sou chip an 2020. Modilatè IQ doub polarizasyon ki devlope nan lavni an gen pi bon pèfòmans, epi vèsyon ki baze sou substrat kwatz la te etabli yon rekò vitès transmisyon longèdonn sèl ki se 1.96 Tbit/s.
2. Modilatè niobat ityòm fim mens ki gen kavite rezonan
Pou reyalize modilatè lajè bande ultra piti ak gwo, gen plizyè estrikti kavite rezonans ki disponib:
2.1 Kristal fotonik (PC) ak modilatè mikwo bag: Gwoup rechèch Lin nan Inivèsite Rochester la devlope premye modilatè kristal fotonik pèfòmans segondè a. Anplis de sa, yo te pwopoze tou modilatè mikwo bag ki baze sou entegrasyon etewojèn niobat silikon ityòm ak entegrasyon omojèn, ki rive nan yon lajè band plizyè GHz.
2.2 Modilatè kavite rezonans griyaj Bragg: ki gen ladan kavite Fabry Perot (FP), griyaj Bragg gid vag (WBG), ak modilatè limyè ralanti (SL). Estrikti sa yo fèt pou balanse gwosè, tolerans pwosesis, ak pèfòmans, pa egzanp, yon modilatè kavite rezonans 2 × 2 FP rive nan yon Pleasant ultra gwo ki depase 110 GHz. Modilatè limyè ralanti ki baze sou griyaj Bragg makonnen an elaji seri Pleasant travay la.
3. Modilatè niobat ityòm fim mens entegre etewojèn
Gen twa metòd entegrasyon prensipal pou konbine konpatibilite teknoloji CMOS sou platfòm ki baze sou Silisyòm ak pèfòmans modilasyon ekselan niobat ityòm nan:
3.1 Entegrasyon etewojèn tip lyezon: Lè yo lyezon dirèkteman avèk benzocyclobutene (BCB) oswa diyoksid Silisyòm, yo transfere niobat ityòm fim mens lan sou yon platfòm Silisyòm oswa nitrid Silisyòm, pou rive nan nivo waf, yon entegrasyon ki estab nan tanperati ki wo. Modilatè a montre yon gwo Pleasant (>70 GHz, menm depase 110 GHz) ak yon kapasite transmisyon siyal ki wo vitès.
3.2 Entegrasyon etewojèn materyèl gid vag depo: depoze Silisyòm oswa nitrid Silisyòm sou yon fim mens niobat ityòm kòm yon gid vag chaj pèmèt tou yon modilasyon elektwo-optik efikas.
3.3 Entegrasyon etewojèn mikwo-transfè enprime (μ TP): Sa a se yon teknoloji yo prevwa pou itilize pou pwodiksyon an gwo echèl, ki transfere aparèy fonksyonèl prefabrike nan chip sib atravè ekipman gwo presizyon, evite pòs-pwosesis konplèks. Li te aplike avèk siksè nan platfòm nitrid Silisyòm ak platfòm ki baze sou Silisyòm, rive nan Pleasant plizyè dizèn GHz.
An rezime, atik sa a prezante yon fason sistematik plan teknolojik pou modilatè elektwo-optik ki baze sou platfòm niobat ityòm fim mens, soti nan pouswiv estrikti kavite ki pa rezonan ki gen gwo pèfòmans ak gwo Pleasant, eksplore estrikti kavite rezonan miniaturize, ak entegrasyon ak platfòm fotonik ki baze sou Silisyòm ki gen matirite. Li demontre gwo potansyèl ak pwogrè kontinyèl modilatè niobat ityòm fim mens yo nan kraze blokaj pèfòmans modilatè tradisyonèl yo epi reyalize kominikasyon optik gwo vitès.
Dat piblikasyon: 31 mas 2026