Avantaj ak siyifikasyon mens fim ityòm niobate nan teknoloji foton mikwo ond entegre
Teknoloji foton mikwo ondgen avantaj ki genyen nan gwo Pleasant k ap travay, gwo kapasite pwosesis paralèl ak pèt transmisyon ki ba, ki gen potansyèl la kraze kou boutèy teknik nan sistèm mikwo ond tradisyonèl yo ak amelyore pèfòmans nan ekipman militè enfòmasyon elektwonik tankou rada, lagè elektwonik, kominikasyon ak mezi ak kontwòl. Sepandan, sistèm nan foton mikwo ond ki baze sou aparèy disrè gen kèk pwoblèm tankou gwo volim, pwa lou ak estabilite pòv, ki seryezman mete restriksyon sou aplikasyon an nan teknoloji foton mikwo ond nan platfòm espasyèl ak ayeryèn. Se poutèt sa, entegre teknoloji foton mikwo ond ap vin yon sipò enpòtan pou kraze aplikasyon an nan foton mikwo ond nan sistèm enfòmasyon militè elektwonik epi bay tout avantaj ki genyen nan teknoloji foton mikwo ond.
Kounye a, teknoloji entegrasyon fotonik ki baze sou SI ak teknoloji entegrasyon fotonik ki baze sou INP te vin pi plis ak plis matirite apre ane devlopman nan domèn kominikasyon optik, ak yon anpil nan pwodwi yo te mete nan mache a. Sepandan, pou aplikasyon an nan foton mikwo ond, gen kèk pwoblèm nan de kalite teknoloji entegrasyon foton sa yo: pou egzanp, koyefisyan elektwo-optik ki pa lineyè nan Si modulator ak InP modulator se kontrè ak linearite a segondè ak gwo karakteristik dinamik pouswiv pa mikwo ond. teknoloji foton; Pou egzanp, switch la optik Silisyòm ki reyalize chanjman chemen optik, si wi ou non ki baze sou efè tèmik-optik, efè piezoelectric, oswa efè dispèsyon piki konpayi asirans, gen pwoblèm ki genyen nan vitès switch dousman, konsomasyon pouvwa ak konsomasyon chalè, ki pa ka satisfè vit la. optik gwo bout bwa ak aplikasyon pou foton mikwo ond gwo echèl.
Niobat ityòm te toujou premye chwa pou gwo vitèselektwo-optik modulasyonmateryèl paske nan efè ekselan lineyè elektwo-optik li yo. Sepandan, niobat ityòm tradisyonèl laelektwo-optik modulatorse te fè nan materyèl masiv ityòm niobat kristal, ak gwosè a aparèy se gwo anpil, ki pa ka satisfè bezwen yo nan teknoloji foton mikwo ond entegre. Ki jan yo entegre materyèl niobat ityòm ak lineyè koyefisyan elektwo-optik nan sistèm teknoloji foton mikwo ond entegre te vin objektif chèchè ki enpòtan yo. Nan 2018, yon ekip rechèch ki soti nan Inivèsite Harvard nan Etazini te rapòte premye teknoloji entegrasyon fotonik ki baze sou fim mens ityòm niobat nan Lanati, paske teknoloji a gen avantaj ki genyen nan entegrasyon segondè, gwo bandwidth elektwo-optik modulasyon, ak segondè linearité nan elektwo. -optik efè, yon fwa te lanse, li imedyatman te lakòz atansyon akademik ak endistriyèl nan jaden an nan entegrasyon fotonik ak fotonik mikwo ond. Soti nan pèspektiv aplikasyon mikwo ond foton, papye sa a revize enfliyans ak siyifikasyon teknoloji entegrasyon foton ki baze sou mens fim ityòm niobat sou devlopman teknoloji foton mikwo ond.
Mens fim ityòm niobate materyèl ak fim mensmodulatè niobat ityòm
Nan de dènye ane yo, yon nouvo kalite materyèl ityòm niobat te parèt, se sa ki, fim nan niobat ityòm eksfolye soti nan kristal masiv niobat ityòm nan metòd "tranche ion" ak estokaj nan wafer Si la ak yon kouch tanpon silica. fòm materyèl LNOI (LiNbO3-On-Insulator) [5], ki rele mens fim ityòm niobate materyèl nan papye sa a. Ridge waveguides ki gen yon wotè plis pase 100 nanomèt ka grave sou mens fim ityòm niobate materyèl pa optimize pwosesis grave sèk, ak diferans nan endèks refraktif efikas nan waveguides yo fòme ka rive jwenn plis pase 0.8 (byen pi wo pase diferans nan endèks refraktif nan tradisyonèl yo). gid ond niobat ityòm nan 0.02), jan yo montre nan Figi 1. Gid ond ki gen anpil restriksyon fè li pi fasil matche ak jaden an limyè ak jaden an mikwo ond lè konsepsyon modulator la. Kidonk, li benefisye pou reyalize pi ba vòltaj mwatye vag ak pi gwo bandwidth modulation nan yon longè ki pi kout.
Aparans ki ba pèt ityòm niobat submicron waveguide kraze kou boutèy la nan vòltaj kondwi segondè nan tradisyonèl ityòm niobate elektwo-optik modulator. Espas elektwòd la ka redwi a ~ 5 μm, ak sipèpoze ki genyen ant jaden elektrik la ak jaden an mòd optik anpil ogmante, ak vπ ·L la diminye soti nan plis pase 20 V · cm nan mwens pase 2.8 V · cm. Se poutèt sa, anba menm vòltaj mwatye vag, longè aparèy la ka redwi anpil konpare ak modulator tradisyonèl la. An menm tan an, apre yo fin optimize paramèt lajè, epesè ak entèval elektwòd vag vwayaje a, jan yo montre nan figi a, modulatè a ka gen kapasite nan lajè modulation ultra-segondè ki pi gran pase 100 GHz.
Fig.1 （a） distribisyon mòd kalkile ak （b） imaj koup transvèsal gid ond LN
Fig.2 （a） Waveguide ak estrikti elektwòd ak （b） plak debaz nan modulatè LN
Konparezon modilatè niobat ityòm fim mens ak modilatè komèsyal tradisyonèl ityòm niobat, modulateur ki baze sou Silisyòm ak modulateur fosfid Endyòm (InP) ak lòt modulateur elektwo-optik ki deja egziste gwo vitès, paramèt prensipal yo nan konparezon an gen ladan:
(1) Mwatye-vag volt-longè pwodwi (vπ · L, V · cm), mezire efikasite modulation modulator la, pi piti valè a, pi wo efikasite modulation;
(2) 3 dB modulation bandwidth (GHz), ki mezire repons modulatè a nan modulasyon wo-frekans;
(3) Pèt ensèsyon optik (dB) nan rejyon modulasyon an. Li ka wè nan tab la ke mens fim ityòm niobate modulator gen avantaj evidan nan Pleasant modulation, vòltaj mwatye vag, pèt entèpolasyon optik ak sou sa.
Silisyòm, kòm poto a nan optoelektronik entegre, te devlope byen lwen tèlman, pwosesis la se matirite, miniaturization li se fezab nan entegrasyon nan gwo echèl nan aparèy aktif / pasif, ak modulator li yo te lajman ak pwofondman etidye nan jaden an nan optik. kominikasyon. Mekanis elektwo-optik modulasyon Silisyòm se sitou konpayi asirans depling-tion, piki konpayi asirans ak akimilasyon konpayi asirans. Pami yo, lajè a nan modulator la se pi bon ak mekanis nan rediksyon konpayi asirans degre lineyè, men paske distribisyon an jaden optik sipèpoze ak ki pa inifòmite nan rejyon an rediksyon, efè sa a pral entwodui deformation ki pa lineyè dezyèm lòd ak distòsyon entèmodulasyon twazyèm-lòd. tèm, makonnen ak efè a absòpsyon nan konpayi asirans lan sou limyè a, ki pral mennen nan rediksyon an nan anplitid la modulation optik ak distòsyon siyal.
Modilatè InP a gen efè elektwo-optik eksepsyonèl, ak estrikti milti-kouch pwopòsyon byen ka reyalize vitès ultra-wo ak ba modulateur vòltaj kondwi ak Vπ·L jiska 0.156V · mm. Sepandan, varyasyon nan endèks refraktif ak jaden elektrik gen ladan tèm lineyè ak non lineyè, ak ogmantasyon nan entansite jaden elektrik pral fè efè dezyèm lòd la enpòtan. Se poutèt sa, Silisyòm ak InP elektwo-optik modulateur bezwen aplike patipri yo fòme pn junction lè yo travay, ak pn junction pral pote pèt absòpsyon nan limyè. Sepandan, gwosè modulator de sa yo piti, gwosè modulator InP komèsyal se 1/4 nan modulator LN. Segondè efikasite modulation, apwopriye pou gwo dansite ak rezo dijital transmisyon optik kout distans tankou sant done. Efè elektwo-optik niobat ityòm pa gen okenn mekanis absòpsyon limyè ak pèt ki ba, ki apwopriye pou aderans long distans.kominikasyon optikak gwo kapasite ak gwo pousantaj. Nan aplikasyon an foton mikwo ond, koyefisyan elektwo-optik Si ak InP yo pa lineyè, ki pa apwopriye pou sistèm foton mikwo ond lan ki pouswiv linearite segondè ak gwo dinamik. Materyèl la niobat ityòm se trè apwopriye pou aplikasyon foton mikwo ond paske nan koyefisyan modulation elektwo-optik konplètman lineyè li yo.
Lè poste: Apr-22-2024