Avantaj ak siyifikasyon nan fim mens ityòm niobate nan teknoloji entegre fotonik mikwo ond
Teknoloji fotonik mikwo ondGen avantaj ki genyen nan gwo band travay, kapasite fò pwosesis paralèl ak pèt transmisyon ki ba, ki gen potansyèl la yo kraze konstriksyon teknik la nan sistèm mikwo ond tradisyonèl 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 espas espas ak tribin ayeryèn. Se poutèt sa, entegre teknoloji mikwo ond foton an ap vin yon sipò enpòtan yo kraze aplikasyon an nan foton mikwo ond nan sistèm enfòmasyon militè elektwonik ak bay plen jwe nan avantaj ki genyen nan teknoloji fotonik 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 nan devlopman nan jaden an nan 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 sa yo nan teknoloji entegrasyon fotonik: pou egzanp, koyefisyan nan elektwo-optik-optik nan SI modulateur ak INP modulateur se kontrè ak lineyè a segondè, epi gwo karakteristik dinamik pouswiv pa teknoloji mikwo ond foton; Pou egzanp, switch la Silisyòm optik ki reyalize optik chemen oblije chanje, si wi ou non ki baze sou tèmik-optik efè, efè piezoelectric, oswa konpayi asirans piki efè dispèsyon, gen pwoblèm ki gen nan vitès chanje ralanti, konsomasyon pouvwa ak konsomasyon chalè, ki pa ka satisfè optik la gwo bout bwa vit ak gwo echèl echèl echèl mikwo ond.
Ityòm niobate te toujou premye chwa pou gwo vitèsElectro-optik modulasyonMateryèl paske ekselan li yo lineyè efè elektwo-optik. Sepandan, tradisyonèl ityòm niobate laelektwo-optik modulateurse te fè nan masiv ityòm materyèl kristal niobate, ak gwosè a aparèy se gwo anpil, ki pa ka satisfè bezwen yo nan teknoloji entegre mikwo ond foton. Ki jan yo entegre ityòm materyèl niobate ak koyefisyan lineyè elektwo-optik nan entegre sistèm nan teknoloji mikwo ond te vin objektif la nan chèchè ki enpòtan. In 2018, a research team from Harvard University in the United States first reported the photonic integration technology based on thin film lithium niobate in Nature, because the technology has the advantages of high integration, large electro-optical modulation bandwidth, and high linearity of electro-optical effect, once launched, it immediately caused the academic and industrial attention in the field of photonic integration and microwave photonics. Soti nan pèspektiv nan aplikasyon mikwo ond foton, papye sa a revize enfliyans ak siyifikasyon nan teknoloji entegrasyon foton ki baze sou mens fim ityòm niobate sou devlopman nan teknoloji mikwo ond foton.
Mens fim ityòm niobate materyèl ak fim mensityòm niobate modulateur
Nan de ane ki sot pase, gen yon nouvo kalite materyèl ityòm niobate parèt, se sa ki, se ityòm fim nan niobate exfoliated soti nan masiv ityòm kristal la niobate pa metòd la nan "ion tranch" ak estokaj nan sirèt la Si se yon ti kras. papye. Ridge Waveguides ak yon wotè ki gen plis pase 100 nanomètr ka grave sou mens fim ityòm niobate materyèl pa optimize sèk pwosesis grave, ak efikas la refraktif endèks diferans nan onn yo ki te fòme ka rive jwenn plis pase 0.8 (byen lwen pi wo pase endèks la refraktif diferans nan tradisyonèl onn niobate onn yo. jaden ak jaden an mikwo ond lè konsepsyon modulateur la. Se konsa, li se benefisye reyalize pi ba mwatye onn vòltaj ak pi gwo Pleasant batman nan yon longè ki pi kout.
Aparans nan pèt ki ba ityòm niobate submicron onn kase kraze konstriksyon an nan vòltaj segondè kondwi nan ityòm tradisyonèl Niobate elektwo-optik modulateur. Ka espas la electrodes dwe redwi a ~ 5 μm, ak sipèpoze yo ant jaden an elektrik ak jaden an mòd optik ogmante anpil, ak Vπ · L la diminye soti nan plis pase 20 V · cm a mwens pase 2.8 V · cm. Se poutèt sa, anba menm vòltaj la mwatye onn, longè a nan aparèy la ka anpil redwi konpare ak modulateur la tradisyonèl yo. An menm tan an, apre yo fin optimize paramèt yo nan lajè a, epesè ak entèval nan elektwòd la vwayaje vag, jan yo montre nan figi a, modulateur a ka gen kapasite a nan ultra-segondè Pleasant batman pi gran pase 100 GHz.
Fig.1 （Yon） Distribisyon mòd kalkile ak （B） Imaj nan koup transvèsal la nan LN onn
Fig.2 （A） onn onn ak estrikti electrodes ak （b） coreplate nan LN modulateur
Konparezon an nan modulateurs fim ityòm mens ak modulateurs tradisyonèl ityòm Niobate komèsyal, modulateurs ki baze sou Silisyòm ak endyòm fosfid (INP) modulateur ak lòt ki deja egziste gwo vitès elektwo-optik modulateur, paramèt prensipal yo nan konparezon an gen ladan yo::
(1) mwatye onn pwodwi volt-longè (vπ · l, v · cm), mezire efikasite nan batman nan modulateur a, ki pi piti a valè a, pi wo a efikasite nan batman;
(2) 3 dB Pleasant modulation (GHz), ki mezire repons lan nan modulateur a segondè-frekans modulasyon;
(3) pèt ensèsyon optik (dB) nan rejyon an batman. Li ka wè nan tablo a ki mens fim ityòm Niobate modulateur gen avantaj evidan nan Pleasant modulation, demi-onn vòltaj, optik pèt entèpolasyon ak sou sa.
Silisyòm, kòm poto mitan an nan optoelectronics entegre, ki te devlope twò lwen, pwosesis la se ki gen matirite, miniaturizasyon li yo se fezab nan entegrasyon an gwo-echèl nan aparèy aktif/pasif, e li te modulateur li yo te lajman ak pwofondman etidye nan jaden an nan kominikasyon optik. Mekanis nan modulasyon elektwo-optik nan Silisyòm se sitou konpayi asirans ki montre, piki konpayi asirans ak akimilasyon konpayi asirans. Among them, the bandwidth of the modulator is optimal with the linear degree carrier depletion mechanism, but because the optical field distribution overlaps with the non-uniformity of the depletion region, this effect will introduce nonlinear second-order distortion and third-order intermodulation distortion terms, coupled with the absorption effect of the carrier on the light, which will lead to the reduction of the optical modulation amplitude and signal deformation.
Modilatè INP a gen efè eksepsyonèl elektwo-optik, ak estrikti a quantum milti-kouch ka reyalize ultra-segondè pousantaj ak ba modulateur vòltaj kondwi ak Vπ · L jiska 0.156V · mm. Sepandan, varyasyon nan endèks refraktif ak jaden elektrik gen ladan lineyè ak tèm linear, ak ogmantasyon nan entansite jaden elektrik pral fè efè nan dezyèm lòd enpòtan. Se poutèt sa, Silisyòm ak INP elektwo-optik modulators bezwen aplike patipri yo fòme PN junction lè yo travay, ak PN Junction pral pote pèt absòpsyon nan limyè. Sepandan, gwosè a modulateur nan de sa yo se ti, komèsyal la INP gwosè modulateur se 1/4 nan modulateur la LN. Segondè efikasite modulasyon, apwopriye pou dansite segondè, epi ti distans rezo transmisyon optik dijital tankou sant done. Efè elektwo-optik nan ityòm niobate pa gen okenn mekanis absòpsyon limyè ak pèt ki ba, ki se apwopriye pou long distans aderanKominikasyon optikak gwo kapasite ak gwo pousantaj. Nan aplikasyon an foton mikwo ond, koefisyan yo elektwo-optik nan Si ak INP yo linear, ki se pa apwopriye pou sistèm nan foton mikwo ond ki kouri dèyè lineyè segondè, epi dinamik gwo. Materyèl la ityòm niobate trè apwopriye pou aplikasyon mikwo ond foton paske li yo konplètman lineyè koyefisyan modulasyon elektwo-optik.
Post tan: Apr-22-2024