Modulatur elettro-ottiku tal-litju niobate tal-film irqiq integrat ogħla

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

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

Karatteristiċi tan-nijobat tal-litju tal-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 huwa msemmi wara l-materjal tas-silikon li jagħmilha possibbli, allura l-post fejn twieled ir-rivoluzzjoni tal-fotonika x'aktarx li jkun imsemmi wara nijobat tal-litju . Dan għaliex niobate tal-litju jintegra effett elettro-ottiku, effett akusto-ottiku, effett pjeżoelettriku, effett termoelettriku u effett fotorefrattiv f'wieħed, bħal materjali tas-silikon fil-qasam tal-ottika.

F'termini ta 'karatteristiċi ta' trasmissjoni ottika, il-materjal InP għandu l-akbar telf ta 'trażmissjoni fuq iċ-ċippa minħabba l-assorbiment tad-dawl fil-medda ta' 1550nm użata b'mod komuni. SiO2 u nitrur tas-silikon għandhom l-aħjar karatteristiċi ta 'trażmissjoni, u t-telf jista' jilħaq il-livell ta '~ 0.01dB/cm; Fil-preżent, it-telf tal-waveguide tal-waveguide tal-lithium niobate tal-film irqiq jista 'jilħaq il-livell ta' 0.03dB/cm, u t-telf tal-waveguide tal-litju niobate tal-film irqiq għandu l-potenzjal li jitnaqqas aktar bit-titjib kontinwu tal-livell teknoloġiku fil- futur. Għalhekk, il-materjal tal-litju niobate tal-film irqiq se juri prestazzjoni tajba għal strutturi tad-dawl passivi bħal mogħdija fotosintetika, shunt u microring.

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

F'termini ta 'routing ottiku, ir-rispons elettro-ottiku ta' veloċità għolja ta 'materjal niobate tal-litju tal-film irqiq jagħmel is-swiċċ ottiku bbażat fuq LNOI kapaċi li jaqleb ir-rotot 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 microwave, iċ-ċippa ta 'beamforming ikkontrollata ottikament għandha l-abbiltà ta' swiċċjar b'veloċità għolja biex tissodisfa l-ħtiġijiet ta 'skanjar tar-raġġ veloċi, u l-karatteristiċi ta' konsum ta 'enerġija ultra-baxx huma adattati sew għar-rekwiżiti stretti ta' kbar -scale phased array sistema. Għalkemm is-swiċċ ottiku bbażat fuq InP jista 'wkoll jirrealizza swiċċjar tal-passaġġ ottiku b'veloċità għolja, se jintroduċi ħoss kbir, speċjalment meta l-iswiċċ ottiku f'ħafna livelli jiġi cascad, il-koeffiċjent tal-istorbju se jkun serjament iddeterjorat. Il-materjali tas-silikon, SiO2 u nitrur tas-silikon jistgħu jaqilbu biss mogħdijiet ottiċi permezz tal-effett termo-ottiku jew effett ta 'dispersjoni tal-ġarrier, li għandu l-iżvantaġġi ta' konsum għoli ta 'enerġija u veloċità ta' swiċċjar bil-mod. Meta d-daqs tal-firxa tal-firxa f'fażijiet huwa kbir, ma jistax jissodisfa r-rekwiżiti tal-konsum tal-enerġija.

F'termini ta 'amplifikazzjoni ottika, ilamplifikatur ottiku semikonduttur (SOA) ibbażat fuq InP kien matur għal użu kummerċjali, iżda għandu l-iżvantaġġi ta 'koeffiċjent ta' storbju għoli u qawwa ta 'ħruġ ta' saturazzjoni baxxa, li ma twassalx għall-applikazzjoni ta 'fotoni microwave. Il-proċess ta 'amplifikazzjoni parametrika ta' waveguide ta 'niobate tal-litju b'film irqiq ibbażat fuq attivazzjoni perjodika u inverżjoni jista' jikseb amplifikazzjoni ottika fuq iċ-ċippa ta 'ħoss baxx u qawwa għolja, li tista' tissodisfa sew ir-rekwiżiti tat-teknoloġija integrata tal-foton microwave għal amplifikazzjoni ottika fuq iċ-ċippa.

F'termini ta 'skoperta tad-dawl, in-nijobat tal-litju tal-film irqiq għandu karatteristiċi ta' trażmissjoni tajba għad-dawl f'medda ta '1550 nm. Il-funzjoni tal-konverżjoni fotoelettrika ma tistax tiġi realizzata, għalhekk għall-applikazzjonijiet tal-foton microwave, sabiex jintlaħqu l-ħtiġijiet tal-konverżjoni fotoelettrika fuq iċ-ċippa. Jeħtieġ li jiġu introdotti unitajiet ta 'detezzjoni InGaAs jew Ge-Si fuq ċipep fotoniċi integrati bbażati fuq LNOI billi backloading welding jew tkabbir epitassjali. F'termini ta 'akkoppjar b'fibra ottika, minħabba li l-fibra ottika nnifisha hija materjal SiO2, il-qasam tal-mod ta' waveguide SiO2 għandu l-ogħla grad ta 'tqabbil mal-qasam tal-modalità tal-fibra ottika, u l-akkoppjar huwa l-aktar konvenjenti. Id-dijametru tal-qasam tal-modalità tal-waveguide ristrett b'mod qawwi ta 'niobate tal-litju tal-film irqiq huwa ta' madwar 1μm, li huwa pjuttost differenti mill-qasam tal-modalità tal-fibra ottika, għalhekk it-trasformazzjoni tal-post tal-mod kif suppost għandha titwettaq biex taqbel mal-qasam tal-modalità tal-fibra ottika.

F'termini ta 'integrazzjoni, jekk materjali varji għandhomx potenzjal għoli ta' integrazzjoni jiddependi prinċipalment fuq ir-raġġ tal-liwi tal-waveguide (affettwat mil-limitazzjoni tal-kamp tal-modalità tal-waveguide). Il-waveguide ristrett b'mod qawwi jippermetti raġġ ta 'liwi iżgħar, li jwassal aktar għar-realizzazzjoni ta' integrazzjoni għolja. Għalhekk, waveguides tal-litju niobate tal-film irqiq għandhom il-potenzjal li jiksbu integrazzjoni għolja. Għalhekk, id-dehra tan-nijobat tal-litju tal-film irqiq jagħmilha possibbli li l-materjal tal-litju niobate verament ikollu r-rwol ta '"silikon" ottiku. Għall-applikazzjoni ta 'fotoni microwave, il-vantaġġi ta' niobate tal-litju tal-film irqiq huma aktar ovvji.