Yuqori chiziqlilikelektro-optik modulyatorva mikroto'lqinli foton qo'llanilishi
Aloqa tizimlariga bo'lgan talab ortib borayotganligi sababli, signallarning uzatish samaradorligini yanada oshirish uchun odamlar fotonlar va elektronlarni birlashtirib, qo'shimcha afzalliklarga erishadilar va mikroto'lqinli fotonika paydo bo'ladi. Elektro-optik modulyator elektr energiyasini yorug'likka aylantirish uchun zarur.mikroto'lqinli fotonik tizimlar, va bu asosiy qadam odatda butun tizimning ishlashini belgilaydi. Radiochastota signalini optik domenga aylantirish analog signal jarayoni bo'lgani uchun va oddiyelektro-optik modulyatorlarchiziqli bo'lmagan xususiyatlarga ega bo'lsa, konvertatsiya jarayonida jiddiy signal buzilishi mavjud. Taxminiy chiziqli modulyatsiyaga erishish uchun modulyatorning ish nuqtasi odatda ortogonal egilish nuqtasida o'rnatiladi, ammo u hali ham modulyatorning chiziqliligi uchun mikroto'lqinli foton aloqasi talablariga javob bera olmaydi. Yuqori chiziqlilikka ega elektro-optik modulyatorlar shoshilinch ravishda zarur.
Kremniy materiallarining yuqori tezlikdagi sinish ko'rsatkichi modulyatsiyasi odatda erkin tashuvchi plazma dispersiyasi (FCD) effekti orqali amalga oshiriladi. FCD effekti ham, PN birikma modulyatsiyasi ham chiziqli emas, bu esa kremniy modulyatorini lityum niobat modulyatoriga qaraganda kamroq chiziqli qiladi. Lityum niobat materiallari juda yaxshi natijalarga erishadi.elektro-optik modulyatsiyaPucker effekti tufayli xususiyatlarga ega. Shu bilan birga, lityum niobat materiali katta o'tkazish qobiliyati, yaxshi modulyatsiya xususiyatlari, past yo'qotish, oson integratsiya va yarimo'tkazgich jarayoni bilan moslik, yupqa plyonkali lityum niobatdan foydalanib, yuqori samarali elektro-optik modulyatorni ishlab chiqarish kabi afzalliklarga ega, kremniy bilan solishtirganda deyarli "qisqa plastinka" yo'q, balki yuqori chiziqlilikka ham erishish mumkin. Yupqa plyonkali lityum niobat (LNOI) elektro-optik modulyatori izolyatorda istiqbolli rivojlanish yo'nalishiga aylandi. Yupqa plyonkali lityum niobat materialini tayyorlash texnologiyasi va to'lqin yo'nalishini o'yib ishlash texnologiyasining rivojlanishi bilan yupqa plyonkali lityum niobat elektro-optik modulyatorining yuqori konversiya samaradorligi va yuqori integratsiyasi xalqaro akademiya va sanoat sohasiga aylandi.
Yupqa plyonkali lityum niobatning xususiyatlari
Qo'shma Shtatlarda DAP AR rejalashtirish lityum niobat materiallarini quyidagi baholashni amalga oshirdi: agar elektron inqilob markazi uni amalga oshirishga imkon beradigan kremniy materiali nomi bilan atalgan bo'lsa, unda fotonika inqilobining tug'ilgan joyi lityum niobat nomi bilan atalishi mumkin. Buning sababi, lityum niobati optika sohasidagi kremniy materiallari singari elektro-optik effekt, akusto-optik effekt, pyezoelektrik effekt, termoelektrik effekt va fotorefraktiv effektni birlashtiradi.
Optik uzatish xususiyatlari jihatidan, InP materiali keng tarqalgan 1550 nm diapazonda yorug'likning yutilishi tufayli chipdagi eng katta uzatish yo'qotishiga ega. SiO2 va kremniy nitridi eng yaxshi uzatish xususiyatlariga ega va yo'qotish ~ 0,01 dB/sm3 darajasiga yetishi mumkin; Hozirgi vaqtda yupqa plyonkali lityum niobat to'lqin yo'riqchisining to'lqin yo'riqchisining yo'qotilishi 0,03 dB/sm3 darajasiga yetishi mumkin va kelajakda texnologik darajaning doimiy ravishda yaxshilanishi bilan yupqa plyonkali lityum niobat to'lqin yo'riqchisining yo'qotilishi yanada kamayishi mumkin. Shuning uchun, yupqa plyonkali lityum niobat materiali fotosintetik yo'l, shunt va mikrohalqa kabi passiv yorug'lik tuzilmalari uchun yaxshi ishlash ko'rsatadi.
Yorug'lik hosil qilish nuqtai nazaridan, faqat InP to'g'ridan-to'g'ri yorug'lik chiqarish qobiliyatiga ega; Shuning uchun, mikroto'lqinli fotonlarni qo'llash uchun LNOI asosidagi fotonik integratsiyalashgan chipga InP asosidagi yorug'lik manbasini qayta yuklash payvandlash yoki epitaksial o'sish orqali kiritish kerak. Yorug'lik modulyatsiyasi nuqtai nazaridan, yuqorida yupqa plyonkali lityum niobat materiali InP va Si ga qaraganda kattaroq modulyatsiya o'tkazish qobiliyatiga, pastroq yarim to'lqinli kuchlanishga va pastroq uzatish yo'qotishlariga erishish osonroq ekanligi ta'kidlangan. Bundan tashqari, yupqa plyonkali lityum niobat materiallarining elektro-optik modulyatsiyasining yuqori chiziqliligi barcha mikroto'lqinli foton qo'llanilishi uchun juda muhimdir.
Optik marshrutizatsiya nuqtai nazaridan, yupqa plyonkali lityum niobat materialining yuqori tezlikdagi elektro-optik javobi LNOI asosidagi optik kalitni yuqori tezlikdagi optik marshrutizatsiya kommutatsiyasiga qodir qiladi va bunday yuqori tezlikdagi kommutatsiyaning quvvat sarfi ham juda past. Integratsiyalashgan mikroto'lqinli foton texnologiyasining odatiy qo'llanilishi uchun optik boshqariladigan nur hosil qiluvchi chip tez nur skanerlash ehtiyojlarini qondirish uchun yuqori tezlikda kommutatsiya qilish qobiliyatiga ega va ultra past quvvat sarfi xususiyatlari keng ko'lamli fazali massiv tizimining qat'iy talablariga yaxshi moslashtirilgan. InP asosidagi optik kalit yuqori tezlikdagi optik yo'l kommutatsiyasini ham amalga oshirishi mumkin bo'lsa-da, u katta shovqinni keltirib chiqaradi, ayniqsa ko'p darajali optik kalit kaskadlanganda, shovqin koeffitsienti jiddiy ravishda yomonlashadi. Kremniy, SiO2 va kremniy nitridi materiallari optik yo'llarni faqat termo-optik effekt yoki tashuvchi dispersiya effekti orqali almashtirishi mumkin, bu esa yuqori quvvat sarfi va sekin kommutatsiya tezligi kabi kamchiliklarga ega. Fazali massivning massiv hajmi katta bo'lganda, u quvvat sarfi talablariga javob bera olmaydi.
Optik kuchaytirish nuqtai nazaridan,yarimo'tkazgichli optik kuchaytirgich (SOA) InP asosidagi tijoriy maqsadlarda foydalanish uchun yetuk bo'lgan, ammo u yuqori shovqin koeffitsienti va past to'yinganlik chiqish quvvati kabi kamchiliklarga ega, bu esa mikroto'lqinli fotonlarni qo'llashga mos kelmaydi. Davriy faollashtirish va inversiyaga asoslangan yupqa plyonkali lityum niobat to'lqin yo'riqchisining parametrik kuchaytirish jarayoni past shovqin va yuqori quvvatli chipdagi optik kuchaytirishga erishishi mumkin, bu esa chipdagi optik kuchaytirish uchun integratsiyalashgan mikroto'lqinli foton texnologiyasining talablariga yaxshi javob berishi mumkin.
Yorug'likni aniqlash nuqtai nazaridan, yupqa plyonkali lityum niobati 1550 nm diapazonda yorug'likka yaxshi o'tkazish xususiyatlariga ega. Fotoelektrik konversiya funktsiyasini amalga oshirish mumkin emas, shuning uchun mikroto'lqinli foton ilovalari uchun chipdagi fotoelektrik konversiya ehtiyojlarini qondirish uchun. InGaAs yoki Ge-Si aniqlash birliklarini LNOI asosidagi fotonik integratsiyalashgan chiplarga qayta yuklash payvandlash yoki epitaksial o'sish orqali kiritish kerak. Optik tola bilan ulanish nuqtai nazaridan, optik tolaning o'zi SiO2 materiali bo'lgani uchun, SiO2 to'lqin yo'riqchisining rejim maydoni optik tolaning rejim maydoni bilan eng yuqori moslik darajasiga ega va ulanish eng qulaydir. Yupqa plyonkali lityum niobatining kuchli cheklangan to'lqin yo'riqchisining rejim maydoni diametri taxminan 1 mkm ni tashkil qiladi, bu optik tolaning rejim maydonidan ancha farq qiladi, shuning uchun optik tolaning rejim maydoniga mos kelish uchun to'g'ri rejim nuqtasini o'zgartirish kerak.
Integratsiya nuqtai nazaridan, turli materiallarning yuqori integratsiya potensialiga ega bo'lishi asosan to'lqin yo'riqchisining egilish radiusiga bog'liq (to'lqin yo'riqchisi rejimi maydonining cheklanishi ta'sir qiladi). Kuchli cheklangan to'lqin yo'riqchisi kichikroq egilish radiusiga imkon beradi, bu esa yuqori integratsiyani amalga oshirishga ko'proq yordam beradi. Shuning uchun, yupqa plyonkali lityum niobat to'lqin yo'riqchilari yuqori integratsiyaga erishish imkoniyatiga ega. Shuning uchun, yupqa plyonkali lityum niobatning paydo bo'lishi lityum niobat materialining optik "kremniy" rolini o'ynashiga imkon beradi. Mikroto'lqinli fotonlarni qo'llash uchun yupqa plyonkali lityum niobatning afzalliklari aniqroq.
Nashr vaqti: 2024-yil 23-aprel