Modulatur elettro-ottiku tal-film irqiq integrat ogħla

Linearità għoljaModulatur elettro-ottikuu applikazzjoni tal-foton microwave
Bir-rekwiżiti dejjem jiżdiedu tas-sistemi ta 'komunikazzjoni, sabiex titjieb aktar l-effiċjenza tat-trasmissjoni tas-sinjali, in-nies se jwaħħlu fotoni u elettroni biex jinkisbu vantaġġi komplementari, u titwieled fotonika tal-majkrowejv. Il-modulatur elettro-ottiku huwa meħtieġ għall-konverżjoni ta 'l-elettriku għal dawl ġewwaSistemi fotoniċi tal-majkrowejv, 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 huwa ġeneralment iffissat fil-punt ta 'preġudizzju ortogonali, iżda xorta ma jistax jissodisfa r-rekwiżiti tal-link tal-foton microwave għal-linearità tal-modulatur. Modulaturi elettro-ottiċi b'linearità għolja huma meħtieġa b'mod urġenti.

Il-modulazzjoni ta 'indiċi ta' raffrattiv ta 'veloċità għolja ta' materjali tas-silikon ġeneralment tinkiseb bl-effett ta 'dispersjoni tal-plażma ta' trasportatur ħieles (FCD). Kemm l-effett FCD kif ukoll il-modulazzjoni tal-junction PN huma mhux lineari, u dan jagħmel il-modulatur tas-silikon inqas lineari mill-modulatur tal-litju niobate. Il-materjali tal-litju niobate juru eċċellentiModulazzjoni elettro-ottikaPropjetajiet minħabba l-effett Pucker tagħhom. Fl-istess ħin, il-materjal tal-litju niobate għandu l-vantaġġi ta 'wisa' tal-frekwenza kbira, karatteristiċi ta 'modulazzjoni tajba, telf baxx, integrazzjoni faċli u kompatibilità mal-proċess tas-semikondutturi, l-użu ta' film irqiq tal-litju niobate biex jagħmel modulatur elettro-ottiku ta 'prestazzjoni għolja, meta mqabbel ma' silicon kważi l-ebda "platt qasir", iżda wkoll biex jikseb linearità għolja. Film irqiq tal-Lithium Niobate (LNOI) Modulatur elettro-ottiku fuq l-iżolatur sar direzzjoni ta 'żvilupp promettenti. Bl-iżvilupp ta 'teknoloġija ta' preparazzjoni ta 'materjal tal-litju ta' film irqiq u teknoloġija ta 'inċiżjoni tal-mewġ, l-effiċjenza ta' konverżjoni għolja u l-integrazzjoni ogħla ta 'modulatur elettro-ottiku tal-film irqiq tal-film irqiq saret il-qasam tal-akkademja u l-industrija internazzjonali.

Karatteristiċi tal-film irqiq tal-litju niobate
Fl-Istati Uniti l-ippjanar DAP AR għamel l-evalwazzjoni li ġejja tal-materjali niobate 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 ikun imsemmi wara l-litju niobate. Dan għaliex il-litju niobate jintegra l-effett elettro-ottiku, l-effett akusto-ottiku, l-effett pjeżoelettriku, l-effett termoelettriku u l-effett fotorefrattiv f'wieħed, bħalma huma l-materjali tas-silikon fil-qasam tal-ottika.

F'termini ta 'karatteristiċi ta' trasmissjoni ottika, il-materjal INP għandu l-akbar telf ta 'trasmissjoni fuq iċ-ċippa minħabba l-assorbiment tad-dawl fil-medda ta' 1550nm użata b'mod komuni. SiO2 u Nitride tas-Silikon għandhom l-aħjar karatteristiċi ta 'trasmissjoni, u t-telf jista' jilħaq il-livell ta '~ 0.01db / cm; Fil-preżent, it-telf ta 'waveguide ta' l-irqiq tal-film tal-mewġ tal-litju jista 'jilħaq il-livell ta' 0.03dB / cm, u t-telf ta 'gwida tal-mewġ tal-litju rqiq tal-film għandu l-potenzjal li jitnaqqas aktar bit-titjib kontinwu tal-livell teknoloġiku fil-futur. Għalhekk, il-materjal irqiq tal-film tal-litju niobate se juri prestazzjoni tajba għal strutturi tad-dawl passiv bħalma huma l-passaġġ fotosintetiku, shunt u microring.

F'termini ta 'ġenerazzjoni tad-dawl, INP biss għandu l-abbiltà li jarmi d-dawl direttament; Għalhekk, għall-applikazzjoni ta 'fotoni tal-majkrowejv, huwa meħtieġ li jiġi introdott is-sors tad-dawl ibbażat fuq l-INP fuq iċ-ċippa integrata fotonika bbażata fuq LNOI bil-mod ta' tagħbija ta 'l-iwweldjar jew tkabbir epitassjali. F'termini ta 'modulazzjoni tad-dawl, ġie enfasizzat hawn fuq li l-materjal irqiq tal-litju niobate huwa iktar faċli biex jinkiseb wisa' ta 'frekwenza ta' modulazzjoni akbar, vultaġġ ta 'nofs mewġa 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-fotoni tal-majkrowejv.

F'termini ta 'rotta ottika, ir-rispons elettro-ottiku ta' veloċità għolja ta 'materjal ta' niobate tal-litju rqiq jagħmel l-iswiċċ ottiku bbażat fuq LNOI kapaċi li jinbidel ta 'rotta ottika b'veloċità għolja, u l-konsum ta' enerġija ta 'tali swiċċ ta' veloċità għolja huwa wkoll baxx ħafna. Għall-applikazzjoni tipika tat-teknoloġija integrata tal-fotoni tal-majkrowejv, iċ-ċippa tal-formazzjoni kkontrollata b'mod ottiku għandha l-abbiltà ta 'bidla ta' veloċità għolja biex tissodisfa l-bżonnijiet ta 'skanjar ta' raġġ veloċi, u l-karatteristiċi ta 'konsum ta' enerġija ultra-baxx huma adattati sew għar-rekwiżiti stretti ta 'sistema ta' firxa b'fażijiet kbar. Għalkemm l-iswiċċ ottiku bbażat fuq l-INP jista 'wkoll jirrealizza l-bidla tal-passaġġ ottiku b'veloċità għolja, se jintroduċi ħoss kbir, speċjalment meta l-iswiċċ ottiku f'diversi livelli huwa kaskata, il-koeffiċjent tal-ħoss se jkun iddeterjorat serjament. Il-materjali tas-silikon, SiO2 u s-silikon tan-nitrurat jistgħu biss jaqilbu mogħdijiet ottiċi permezz tal-effett termo-ottiku jew l-effett ta 'dispersjoni tat-trasportatur, li għandu l-iżvantaġġi ta' konsum għoli ta 'enerġija u veloċità tal-bidla bil-mod. 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, il -Amplifikatur Ottiku tas-Semikondutturi (SOA) ibbażat fuq l-INP kien matur għal użu kummerċjali, iżda għandu l-iżvantaġġi ta 'koeffiċjent ta' ħoss għoli u qawwa ta 'ħruġ ta' saturazzjoni baxxa, li ma twassalx għall-applikazzjoni ta 'fotoni microwave. Il-proċess ta 'amplifikazzjoni parametrika ta' gwida tal-mewġ tal-litju tal-film irqiq ibbażat fuq attivazzjoni perjodika u inverżjoni jista 'jikseb ħoss baxx u qawwa għolja fuq l-amplifikazzjoni ottika fuq iċ-ċippa, li jista' jissodisfa sew ir-rekwiżiti tat-teknoloġija integrata tal-fotoni tal-majkrowejv għal amplifikazzjoni ottika fuq iċ-ċippa.

F'termini ta 'skoperta tad-dawl, il-film irqiq tal-litju niobate għandu karatteristiċi ta' trasmissjoni tajba biex jixegħlu fil-medda ta '1550 nm. Il-funzjoni tal-konverżjoni fotoelettrika ma tistax tiġi realizzata, għalhekk għal applikazzjonijiet ta 'fotoni microwave, sabiex tissodisfa l-bżonnijiet ta' konverżjoni fotoelettrika fuq iċ-ċippa. L-unitajiet ta 'skoperta ta' InGaAs jew GE-Si jeħtieġ li jiġu introdotti fuq ċipep integrati fotoniċi bbażati fuq LNOI permezz ta 'l-iwweldjar ta' l-iwweldjar jew it-tkabbir epitassjali. F'termini ta 'akkoppjar ma' fibra ottika, minħabba li l-fibra ottika nnifisha hija materjal SiO2, il-kamp tal-modalità ta 'SiO2 WaveGuide għandu l-ogħla grad ta' tqabbil mal-kamp tal-mod tal-fibra ottika, u l-akkoppjar huwa l-iktar konvenjenti. Id-dijametru tal-kamp tal-modalità tal-waveguide ristrett qawwi tal-film irqiq tal-litju niobate huwa madwar 1μm, li huwa pjuttost differenti mill-kamp tal-mod tal-fibra ottika, u għalhekk għandha titwettaq trasformazzjoni fuq il-post tal-mod xieraq biex taqbel mal-kamp tal-mod tal-fibra ottika.

F'termini ta 'integrazzjoni, jekk diversi materjali għandhom potenzjal ta' integrazzjoni għoli jiddependi prinċipalment fuq ir-raġġ tal-liwi tal-waveguide (affettwat mil-limitazzjoni tal-kamp tal-modalità tal-mewġ). Il-gwida tal-mewġ ristretta b'mod qawwi tippermetti raġġ iżgħar tal-liwi, li huwa aktar li jwassal għar-realizzazzjoni ta 'integrazzjoni għolja. Għalhekk, il-gwidi tal-mewġ tal-litju tal-film irqiq għandhom il-potenzjal li jiksbu integrazzjoni għolja. Għalhekk, id-dehra ta 'film irqiq tal-litju niobate tagħmilha possibbli għal materjal niobate tal-litju li verament għandu r-rwol ta' "silikon" ottiku. Għall-applikazzjoni tal-fotoni tal-majkrowejv, il-vantaġġi tal-film irqiq tal-litju niobate huma aktar ovvji.