Modulatur elettro-ottiku tan-nijobat tal-litju b'film irqiq integrat ogħla

Linearità għoljamodulatur elettro-ottikuu applikazzjoni tal-foton tal-microwave
Biż-żieda fir-rekwiżiti tas-sistemi ta' komunikazzjoni, sabiex titjieb aktar l-effiċjenza tat-trażmissjoni tas-sinjali, in-nies se jgħaqqdu fotoni u elettroni biex jiksbu vantaġġi komplementari, u b'hekk titwieled il-fotonika tal-microwave. Il-modulatur elettro-ottiku huwa meħtieġ għall-konverżjoni tal-elettriku f'dawl.sistemi fotoniċi tal-microwave, u dan il-pass ewlieni ġeneralment jiddetermina l-prestazzjoni tas-sistema kollha. Peress li l-konverżjoni tas-sinjal tal-frekwenza tar-radju għal dominju ottiku hija proċess ta' sinjal analogu, u ordinarjumodulaturi elettro-ottiċiGħandhom nonlinearità inerenti, hemm distorsjoni serja tas-sinjal fil-proċess ta' konverżjoni. Sabiex tinkiseb modulazzjoni lineari approssimattiva, il-punt operattiv tal-modulatur ġeneralment ikun iffissat fil-punt ta' preġudizzju ortogonali, iżda xorta ma jistax jissodisfa r-rekwiżiti tal-link tal-foton tal-microwave għal-linearità tal-modulatur. Modulaturi elettro-ottiċi b'linearità għolja huma meħtieġa b'mod urġenti.

Il-modulazzjoni tal-indiċi refrattiv b'veloċità għolja tal-materjali tas-silikon ġeneralment tinkiseb bl-effett tad-dispersjoni tal-plażma tat-trasportatur ħieles (FCD). Kemm l-effett FCD kif ukoll il-modulazzjoni tal-junction PN mhumiex lineari, u dan jagħmel il-modulatur tas-silikon inqas lineari mill-modulatur tan-nijobat tal-litju. Il-materjali tan-nijobat tal-litju juru karatteristiċi eċċellentimodulazzjoni elettro-ottikaproprjetajiet minħabba l-effett Pucker tagħhom. Fl-istess ħin, il-materjal tan-nijobat tal-litju għandu l-vantaġġi ta' bandwidth kbir, karatteristiċi ta' modulazzjoni tajbin, telf baxx, integrazzjoni faċli u kompatibilità mal-proċess tas-semikondutturi, l-użu ta' film irqiq tan-nijobat tal-litju biex jagħmel modulatur elettro-ottiku ta' prestazzjoni għolja, meta mqabbel mas-silikon kważi m'għandu l-ebda "pjanċa qasira", iżda wkoll biex jikseb linearità għolja. Il-modulatur elettro-ottiku tan-nijobat tal-litju b'film irqiq (LNOI) fuq iżolatur sar direzzjoni ta' żvilupp promettenti. Bl-iżvilupp tat-teknoloġija tal-preparazzjoni tal-materjal tan-nijobat tal-litju b'film irqiq u t-teknoloġija tal-inċiżjoni tal-gwida tal-mewġ, l-effiċjenza għolja ta' konverżjoni u l-integrazzjoni ogħla tal-modulatur elettro-ottiku tan-nijobat tal-litju b'film irqiq saru l-qasam tal-akkademja u l-industrija internazzjonali.

Karatteristiċi tan-nijobat tal-litju b'film irqiq
Fl-Istati Uniti, l-ippjanar DAP AR għamel l-evalwazzjoni li ġejja tal-materjali tan-nijobat tal-litju: jekk iċ-ċentru tar-rivoluzzjoni elettronika jissemma għall-materjal tas-silikon li jagħmilha possibbli, allura l-post fejn twieldet ir-rivoluzzjoni fotonika x'aktarx jissemma għan-nijobat tal-litju. Dan għaliex in-nijobat tal-litju jintegra l-effett elettro-ottiku, l-effett akusto-ottiku, l-effett pjeżoelettriku, l-effett termoelettriku u l-effett fotorefrattiv f'wieħed, bħall-materjali tas-silikon fil-qasam tal-ottika.

F'termini ta' karatteristiċi ta' trasmissjoni ottika, il-materjal InP għandu l-akbar telf ta' trasmissjoni on-chip minħabba l-assorbiment tad-dawl fil-medda ta' 1550nm użata komunement. SiO2 u nitrur tas-silikon għandhom l-aqwa karatteristiċi ta' trasmissjoni, u t-telf jista' jilħaq il-livell ta' ~ 0.01dB/cm; Fil-preżent, it-telf tal-gwida tal-mewġ tal-gwida tal-mewġ tan-nijobat tal-litju b'film irqiq jista' jilħaq il-livell ta' 0.03dB/cm, u t-telf tal-gwida tal-mewġ tan-nijobat tal-litju b'film irqiq għandu l-potenzjal li jitnaqqas aktar bit-titjib kontinwu tal-livell teknoloġiku fil-futur. Għalhekk, il-materjal tan-nijobat tal-litju b'film irqiq se juri prestazzjoni tajba għal strutturi tad-dawl passivi bħal mogħdijiet fotosintetiċi, shunt u microring.

F'termini ta' ġenerazzjoni tad-dawl, l-InP biss għandu l-abbiltà li jarmi d-dawl direttament; Għalhekk, għall-applikazzjoni tal-fotoni tal-microwave, huwa meħtieġ li jiġi introdott is-sors tad-dawl ibbażat fuq l-InP fuq iċ-ċippa integrata fotonika bbażata fuq l-LNOI permezz ta' wweldjar b'backloading jew tkabbir epitassjali. F'termini ta' modulazzjoni tad-dawl, ġie enfasizzat hawn fuq li l-materjal tan-nijobat tal-litju b'film irqiq huwa aktar faċli biex jinkiseb bandwidth ta' modulazzjoni akbar, vultaġġ ta' nofs mewġa aktar baxx u telf ta' trasmissjoni aktar baxx mill-InP u s-Si. Barra minn hekk, il-linearità għolja tal-modulazzjoni elettro-ottika tal-materjali tan-nijobat tal-litju b'film irqiq hija essenzjali għall-applikazzjonijiet kollha tal-fotoni tal-microwave.

F'termini ta' routing ottiku, ir-rispons elettro-ottiku b'veloċità għolja tal-materjal tan-nijobat tal-litju b'film irqiq jagħmel is-swiċċ ottiku bbażat fuq LNOI kapaċi għal swiċċjar ta' routing ottiku b'veloċità għolja, u l-konsum tal-enerġija ta' tali swiċċjar b'veloċità għolja huwa wkoll baxx ħafna. Għall-applikazzjoni tipika tat-teknoloġija integrata tal-foton tal-microwave, iċ-ċippa tal-formazzjoni tar-raġġi kkontrollata ottikament għandha l-abbiltà ta' swiċċjar b'veloċità għolja biex tissodisfa l-ħtiġijiet ta' skennjar veloċi tar-raġġi, u l-karatteristiċi tal-konsum tal-enerġija ultra-baxx huma adattati sew għar-rekwiżiti stretti tas-sistema ta' firxa f'fażijiet fuq skala kbira. Għalkemm is-swiċċ ottiku bbażat fuq InP jista' wkoll jirrealizza swiċċjar tal-mogħdija ottika b'veloċità għolja, se jintroduċi storbju kbir, speċjalment meta s-swiċċ ottiku b'ħafna livelli jkun kaskat, il-koeffiċjent tal-istorbju se jiddeterjora serjament. Il-materjali tas-silikon, SiO2 u tan-nitrid tas-silikon jistgħu jaqilbu l-mogħdijiet ottiċi biss permezz tal-effett termo-ottiku jew l-effett ta' dispersjoni tat-trasportatur, li għandu l-iżvantaġġi ta' konsum għoli ta' enerġija u veloċità baxxa tal-iswiċċjar. Meta d-daqs tal-firxa tal-firxa f'fażijiet ikun kbir, ma jistax jissodisfa r-rekwiżiti tal-konsum tal-enerġija.

F'termini ta' amplifikazzjoni ottika, l-amplifikatur ottiku tas-semikondutturi (SOA) ibbażat fuq InP ilu matur għall-użu kummerċjali, iżda għandu l-iżvantaġġi ta 'koeffiċjent għoli ta' storbju u qawwa ta' ħruġ ta' saturazzjoni baxxa, li mhix favorevoli għall-applikazzjoni ta 'fotoni tal-microwave. Il-proċess ta 'amplifikazzjoni parametrika tal-gwida tal-mewġa tan-nijobat tal-litju b'film irqiq ibbażat fuq attivazzjoni u inverżjoni perjodika jista' jikseb amplifikazzjoni ottika on-chip b'ħoss baxx u qawwa għolja, li tista 'tissodisfa sew ir-rekwiżiti tat-teknoloġija integrata tal-fotoni tal-microwave għall-amplifikazzjoni ottika on-chip.

F'termini ta' skoperta tad-dawl, in-nijobat tal-litju b'film irqiq għandu karatteristiċi ta' trasmissjoni tajba għad-dawl fil-medda ta' 1550 nm. Il-funzjoni ta' konverżjoni fotoelettrika ma tistax tiġi realizzata, għalhekk għal applikazzjonijiet ta' fotoni microwave, sabiex jintlaħqu l-ħtiġijiet ta' konverżjoni fotoelettrika fuq iċ-ċippa. Unitajiet ta' skoperta InGaAs jew Ge-Si jeħtieġ li jiġu introdotti fuq ċipep integrati fotoniċi bbażati fuq LNOI permezz ta' wweldjar b'backloading jew tkabbir epitassjali. F'termini ta' akkoppjar mal-fibra ottika, minħabba li l-fibra ottika nnifisha hija materjal SiO2, il-kamp tal-modalità tal-gwida tal-mewġ SiO2 għandu l-ogħla grad ta' tqabbil mal-kamp tal-modalità tal-fibra ottika, u l-akkoppjar huwa l-aktar konvenjenti. Id-dijametru tal-kamp tal-modalità tal-gwida tal-mewġ ristretta ħafna tan-nijobat tal-litju b'film irqiq huwa ta' madwar 1μm, li huwa pjuttost differenti mill-kamp tal-modalità tal-fibra ottika, għalhekk it-trasformazzjoni xierqa tal-post tal-modalità trid titwettaq biex taqbel mal-kamp tal-modalità tal-fibra ottika.

F'termini ta' integrazzjoni, jekk diversi materjali għandhomx potenzjal għoli ta' integrazzjoni jiddependi prinċipalment mir-raġġ tal-liwi tal-gwida tal-mewġ (affettwat mil-limitazzjoni tal-kamp tal-modalità tal-gwida tal-mewġ). Il-gwida tal-mewġ ristretta ħafna tippermetti raġġ tal-liwi iżgħar, li huwa aktar favorevoli għar-realizzazzjoni ta' integrazzjoni għolja. Għalhekk, il-gwidi tal-mewġ tan-nijobat tal-litju b'film irqiq għandhom il-potenzjal li jiksbu integrazzjoni għolja. Għalhekk, id-dehra tan-nijobat tal-litju b'film irqiq tagħmilha possibbli li l-materjal tan-nijobat tal-litju verament ikollu r-rwol ta' "silikon" ottiku. Għall-applikazzjoni ta' fotoni tal-microwave, il-vantaġġi tan-nijobat tal-litju b'film irqiq huma aktar ovvji.