Modulator Electro-Optig Lithiwm Niobate Ffilm Tenau Uwch

Llinoledd uchelModulator Electro-Optiga chais ffoton microdon
Gyda gofynion cynyddol systemau cyfathrebu, er mwyn gwella effeithlonrwydd trosglwyddo signalau ymhellach, bydd pobl yn ffiwsio ffotonau ac electronau i sicrhau manteision cyflenwol, a bydd ffotoneg microdon yn cael eu geni. Mae angen y modulator electro-optegol ar gyfer trosi trydan yn olau ynddosystemau ffotonig microdon, ac mae'r cam allweddol hwn fel arfer yn pennu perfformiad y system gyfan. Gan fod trosi signal amledd radio yn barth optegol yn broses signal analog, ac yn gyffredinModwleiddwyr electro-optegolbod yn anlinoledd cynhenid, mae ystumiad signal difrifol yn y broses drosi. Er mwyn sicrhau modiwleiddio llinol bras, mae pwynt gweithredu'r modulator fel arfer yn sefydlog ar y pwynt gogwydd orthogonal, ond ni all fodloni gofynion cyswllt ffoton microdon o hyd ar gyfer llinoledd y modulator. Mae angen modwleiddwyr electro-optig â llinoledd uchel ar frys.

Mae modiwleiddio mynegai plygiannol cyflym deunyddiau silicon fel arfer yn cael ei gyflawni gan yr effaith gwasgariad plasma cludwr rhad ac am ddim (FCD). Mae effaith FCD a modiwleiddio cyffordd PN yn aflinol, sy'n gwneud y modulator silicon yn llai llinol na'r modulator lithiwm niobate. Mae deunyddiau lithiwm niobate yn arddangos rhagorolModiwleiddio electro-optegoleiddo oherwydd eu heffaith pucker. Ar yr un pryd, mae gan ddeunydd lithiwm niobate fanteision lled band mawr, nodweddion modiwleiddio da, colled isel, integreiddio hawdd a chydnawsedd â phroses lled-ddargludyddion, y defnydd o lithiwm niobate ffilm denau i wneud modulator electro-optegol perfformiad uchel, o'i gymharu â silicon bron dim “plât byr”, ond hefyd i gyflawni Line. Mae modulator electro-optig Lithium Niobate (LNOI) ffilm denau wedi dod yn gyfeiriad datblygu addawol. Gyda datblygiad technoleg paratoi deunydd lithiwm niobate ffilm denau a thechnoleg ysgythru tonnau, mae'r effeithlonrwydd trosi uchel ac integreiddiad uwch o fodulator electro-optig lithiwm niobate ffilm denau wedi dod yn faes y byd academaidd a diwydiant rhyngwladol.

Nodweddion ffilm tenau lithiwm niobate
Yn yr Unol Daleithiau mae cynllunio DAP wedi gwneud y gwerthusiad canlynol o ddeunyddiau lithiwm niobate: os yw canol y chwyldro electronig yn cael ei enwi ar ôl y deunydd silicon sy'n ei gwneud hi'n bosibl, yna mae man geni'r chwyldro ffotoneg yn debygol o gael ei enwi ar ôl lithiwm niobate. Mae hyn oherwydd bod lithiwm niobate yn integreiddio effaith electro-optegol, effaith acousto-optegol, effaith piezoelectric, effaith thermoelectric ac effaith ffotorefractive mewn un, yn union fel deunyddiau silicon ym maes opteg.

O ran nodweddion trosglwyddo optegol, deunydd INP sydd â'r golled trosglwyddo ar-sglodyn fwyaf oherwydd amsugno golau yn y band 1550nm a ddefnyddir yn gyffredin. Mae gan SiO2 a silicon nitride y nodweddion trosglwyddo gorau, a gall y golled gyrraedd lefel ~ 0.01db/cm; Ar hyn o bryd, gall colli tonnau tonnau tonnau tenau lithiwm niobate gyrraedd lefel 0.03db/cm, ac mae colli tonnau tonnau lithiwm niobate ffilm denau yn cael ei leihau ymhellach gyda gwelliant parhaus y lefel dechnolegol yn y dyfodol. Felly, bydd y deunydd lithiwm niobate ffilm denau yn dangos perfformiad da ar gyfer strwythurau ysgafn goddefol fel llwybr ffotosynthetig, siyntio a microrio.

O ran cynhyrchu golau, dim ond INP sydd â'r gallu i allyrru golau yn uniongyrchol; Felly, ar gyfer cymhwyso ffotonau microdon, mae angen cyflwyno'r ffynhonnell golau wedi'i seilio ar INP ar y sglodyn integredig ffotonig wedi'i seilio ar LNOI trwy lwytho weldio ôl -lwytho neu dwf epitaxial. O ran modiwleiddio golau, pwysleisiwyd uchod bod deunydd lithiwm niobate ffilm denau yn haws i gyflawni lled band modiwleiddio mwy, foltedd hanner ton is a cholled trosglwyddo is nag INP ac Si. Ar ben hynny, mae llinoledd uchel modiwleiddio electro-optegol deunyddiau lithiwm niobate ffilm tenau yn hanfodol ar gyfer pob cymhwysiad ffoton microdon.

O ran llwybro optegol, mae'r ymateb electro-optegol cyflym o ddeunydd lithiwm niobate ffilm tenau yn gwneud y switsh optegol wedi'i seilio ar LNOI sy'n gallu newid llwybro optegol cyflym, ac mae'r defnydd pŵer o newid cyflym mor uchel hefyd yn isel iawn. Ar gyfer cymhwyso technoleg ffoton microdon integredig yn nodweddiadol, mae gan y sglodyn trawstio a reolir yn optegol y gallu i newid cyflym i ddiwallu anghenion sganio trawst cyflym, ac mae nodweddion y defnydd pŵer uwch-isel wedi'u haddasu'n dda i ofynion llym system arae ar raddfa fawr. Er y gall y switsh optegol wedi'i seilio ar INP hefyd wireddu newid llwybr optegol cyflym, bydd yn cyflwyno sŵn mawr, yn enwedig pan fydd y switsh optegol aml-lefel yn cael ei raeadru, bydd y cyfernod sŵn yn dirywio'n ddifrifol. Dim ond trwy'r effaith thermo-optegol neu effaith gwasgariad cludwr y gall deunyddiau silicon, SiO2 a silicon newid, sydd ag anfanteision defnydd pŵer uchel a chyflymder newid araf. Pan fydd maint arae'r arae fesul cam yn fawr, ni all fodloni gofynion y defnydd o bŵer.

O ran ymhelaethiad optegol, mae'rmwyhadur optegol lled -ddargludyddion (Soa) Yn seiliedig ar INP wedi bod yn aeddfed at ddefnydd masnachol, ond mae ganddo anfanteision cyfernod sŵn uchel a phŵer allbwn dirlawnder isel, nad yw'n ffafriol i gymhwyso ffotonau microdon. Gall y broses ymhelaethu parametrig o donnau tonnau lithiwm niobate ffilm denau yn seiliedig ar actifadu a gwrthdroad cyfnodol gyflawni sŵn isel ac ymhelaethiad optegol pŵer uchel ar sglodion, a all fodloni gofynion technoleg ffoton microdon integredig ar gyfer ymhelaethiad optegol ar y sglodyn.

O ran canfod golau, mae gan y ffilm denau lithiwm niobate nodweddion trosglwyddo da i olau mewn band 1550 nm. Ni ellir gwireddu swyddogaeth trosi ffotodrydanol, felly ar gyfer cymwysiadau ffoton microdon, er mwyn diwallu anghenion trosi ffotodrydanol ar y sglodyn. Mae angen cyflwyno unedau canfod INGAAS neu GE-SI ar sglodion integredig ffotonig wedi'u seilio ar LNOI trwy ôl-lwytho weldio neu dwf epitaxial. O ran cyplu â ffibr optegol, oherwydd bod y ffibr optegol ei hun yn ddeunydd SiO2, maes modd SiO2 Waveguide sydd â'r radd paru uchaf â maes modd ffibr optegol, a'r cyplu yw'r mwyaf cyfleus. Mae diamedr maes modd y tonnau tonnau cyfyngedig o ffilm tenau lithiwm niobate tua 1μm, sy'n dra gwahanol i faes modd ffibr optegol, felly mae'n rhaid cynnal trawsnewidiad man modd cywir i gyd -fynd â maes modd ffibr optegol.

O ran integreiddio, mae p'un a oes gan wahanol ddefnyddiau botensial integreiddio uchel yn dibynnu'n bennaf ar radiws plygu'r tonnau tonnau (yr effeithir arno gan gyfyngiad y maes modd tonnau tonnau). Mae'r tonnau tonnau cyfyngedig yn caniatáu radiws plygu llai, sy'n fwy ffafriol i wireddu integreiddio uchel. Felly, mae gan donnau tonnau niobate lithiwm ffilm denau y potensial i integreiddio'n uchel. Felly, mae ymddangosiad ffilm denau lithiwm niobate yn ei gwneud hi'n bosibl i ddeunydd lithiwm niobate chwarae rôl “silicon” optegol mewn gwirionedd. Ar gyfer cymhwyso ffotonau microdon, mae manteision lithiwm niobate ffilm denau yn fwy amlwg.