Introduzzjoni għall-Istruttura u l-Prestazzjoni tal-Modulatur Elettroottiku tan-Niobat tal-Litju b'Film Irqiq

Introduzzjoni għall-Istruttura u l-Prestazzjoni ta'Modulatur Elettro-ottiku tan-Niobat tal-Litju b'Film Irqiq
An modulatur elettro-ottikuibbażat fuq strutturi, wavelengths, u pjattaformi differenti ta' niobat tal-litju b'film irqiq, u paragun komprensiv tal-prestazzjoni ta' diversi tipi ta'Modulaturi tal-EOM, kif ukoll analiżi tar-riċerka u l-applikazzjoni ta'modulaturi tan-nijobat tal-litju b'film irqiqf'oqsma oħra.

1. Modulatur tan-nijobat tal-litju b'film irqiq ta' kavità mhux reżonanti
Dan it-tip ta' modulatur huwa bbażat fuq l-effett elettro-ottiku eċċellenti tal-kristall tan-nijobat tal-litju u huwa apparat ewlieni biex tinkiseb komunikazzjoni ottika b'veloċità għolja u fuq distanzi twal. Hemm tliet strutturi ewlenin:
1.1 Modulatur MZI tal-elettrodu tal-mewġa li jivvjaġġa: Dan huwa l-aktar disinn tipiku. Il-grupp ta' riċerka Lon č ar fl-Università ta' Harvard kiseb l-ewwel verżjoni ta' prestazzjoni għolja fl-2018, b'titjib sussegwenti inkluż tagħbija kapaċittiva bbażata fuq sottostrati tal-kwarz (bandwidth għolja iżda inkompatibbli ma' dawk ibbażati fuq is-silikon) u kompatibbli bbażata fuq is-silikon ibbażata fuq vojt fis-sottostrat, li kiseb bandwidth għolja (>67 GHz) u trasmissjoni ta' sinjal b'veloċità għolja (bħal 112 Gbit/s PAM4).
1.2 Modulatur MZI li jintlewa: Sabiex jitqassar id-daqs tal-apparat u jiġi adattat għal moduli kompatti bħal QSFP-DD, jintużaw trattament ta' polarizzazzjoni, gwida tal-mewġ inkroċjata jew elettrodi ta' mikrostruttura invertita biex titnaqqas it-tul tal-apparat bin-nofs u tinkiseb bandwidth ta' 60 GHz.
1.3 Modulatur Ortogonali Koerenti (IQ) ta' Polarizzazzjoni Unika/Doppja: Juża format ta' modulazzjoni ta' ordni għolja biex itejjeb ir-rata ta' trasmissjoni. Il-grupp ta' riċerka Cai fl-Università Sun Yat sen kiseb l-ewwel modulatur IQ ta' polarizzazzjoni unika on-chip fl-2020. Il-modulatur IQ ta' polarizzazzjoni doppja żviluppat fil-futur għandu prestazzjoni aħjar, u l-verżjoni bbażata fuq sottostrat tal-kwarz stabbilixxiet rekord ta' rata ta' trasmissjoni ta' wavelength wieħed ta' 1.96 Tbit/s.

2. Modulatur tan-nijobat tal-litju b'film irqiq tat-tip kavità reżonanti
Biex jinkisbu modulaturi tal-bandwidth żgħar ħafna u kbar, hemm diversi strutturi tal-kavità reżonanti disponibbli:
2.1 Kristall fotoniku (PC) u modulatur tal-mikro ċirku: Il-grupp ta' riċerka ta' Lin fl-Università ta' Rochester żviluppa l-ewwel modulatur tal-kristall fotoniku ta' prestazzjoni għolja. Barra minn hekk, ġew proposti wkoll modulaturi tal-mikro ċirku bbażati fuq integrazzjoni eteroġenja tas-silikon-litju-nijobat u integrazzjoni omoġenja, li jiksbu bandwidths ta' diversi GHz.
2.2 Modulatur tal-kavità reżonanti tal-gradilja Bragg: inkluż il-kavità Fabry Perot (FP), il-gradilja Bragg tal-gwida tal-mewġ (WBG), u l-modulatur tad-dawl bil-mod (SL). Dawn l-istrutturi huma ddisinjati biex jibbilanċjaw id-daqs, it-tolleranzi tal-proċess, u l-prestazzjoni, pereżempju, modulatur tal-kavità reżonanti 2 × 2 FP jikseb bandwidth ultra kbir li jaqbeż il-110 GHz. Il-modulatur tad-dawl bil-mod ibbażat fuq il-gradilja Bragg akkoppjata jespandi l-firxa tal-bandwidth tax-xogħol.

3. Modulatur tan-nijobat tal-litju b'film irqiq integrat eteroġenju
Hemm tliet metodi ewlenin ta' integrazzjoni biex tiġi kkombinata l-kompatibilità tat-teknoloġija CMOS fuq pjattaformi bbażati fuq is-silikon mal-prestazzjoni eċċellenti tal-modulazzjoni tan-nijobat tal-litju:
3.1 Integrazzjoni eteroġenja tat-tip ta' rabta: Billi tgħaqqad direttament mal-benzocyclobutene (BCB) jew mad-dijossidu tas-silikon, in-nijobat tal-litju b'film irqiq jiġi trasferit għal pjattaforma tas-silikon jew tan-nitrid tas-silikon, u b'hekk jinkiseb livell ta' wejfer u integrazzjoni stabbli f'temperatura għolja. Il-modulatur juri bandwidth għolja (>70 GHz, saħansitra aktar minn 110 GHz) u kapaċità ta' trasmissjoni ta' sinjali b'veloċità għolja.
3.2 Integrazzjoni eteroġenja ta' materjal ta' gwida tal-mewġa għad-depożizzjoni: id-depożizzjoni tas-silikon jew tan-nitrid tas-silikon fuq film irqiq tan-nijobat tal-litju bħala gwida tal-mewġa tat-tagħbija tikseb ukoll modulazzjoni elettro-ottika effiċjenti.
3.3 Integrazzjoni eteroġenja tal-istampar permezz ta' mikrotrasferiment (μ TP): Din hija teknoloġija li hija mistennija li tintuża għal produzzjoni fuq skala kbira, li tittrasferixxi apparati funzjonali prefabbrikati għal ċipep fil-mira permezz ta' tagħmir ta' preċiżjoni għolja, u tevita proċessar kumpless wara l-ipproċessar. Ġiet applikata b'suċċess għal pjattaformi tan-nitrid tas-silikon u bbażati fuq is-silikon, u kisbet bandwidths ta' għexieren ta' GHz.

Fil-qosor, dan l-artikolu jiddeskrivi sistematikament il-pjan direzzjonali teknoloġiku tal-modulaturi elettro-ottiċi bbażati fuq pjattaformi tan-nijobat tal-litju b'film irqiq, mill-insegwiment ta' strutturi ta' kavità mhux reżonanti ta' prestazzjoni għolja u bandwidth kbir, l-esplorazzjoni ta' strutturi ta' kavità reżonanti minjaturizzati, u l-integrazzjoni ma' pjattaformi fotoniċi maturi bbażati fuq is-silikon. Juri l-potenzjal enormi u l-progress kontinwu tal-modulaturi tan-nijobat tal-litju b'film irqiq biex jegħlbu l-ostaklu fil-prestazzjoni tal-modulaturi tradizzjonali u jiksbu komunikazzjoni ottika b'veloċità għolja.