Llinoledd uchelmodulator electro-optiga chymhwysiad ffoton microdon
Gyda gofynion cynyddol systemau cyfathrebu, er mwyn gwella effeithlonrwydd trosglwyddo signalau ymhellach, bydd pobl yn ffiwsio ffotonau ac electronau i gyflawni manteision cyflenwol, a bydd ffotoneg microdon yn cael ei eni. Mae angen y modulator electro-optegol ar gyfer trosi trydan i olau i mewnsystemau ffotonig microdon, ac mae'r cam allweddol hwn fel arfer yn pennu perfformiad y system gyfan. Ers trosi signal amledd radio i parth optegol yn broses signal analog, a cyffredinmodulators electro-optegolwedi nonlinearity cynhenid, mae afluniad signal difrifol yn y broses drosi. Er mwyn cyflawni modiwleiddio llinol bras, mae pwynt gweithredu'r modulator fel arfer wedi'i osod ar y pwynt gogwydd orthogonol, ond ni all fodloni gofynion cyswllt ffoton microdon o hyd ar gyfer llinoledd y modulator. Mae angen modulators electro-optig â llinoledd uchel ar frys.
Mae modiwleiddio mynegai plygiannol cyflym o ddeunyddiau silicon fel arfer yn cael ei gyflawni gan yr effaith gwasgariad plasma cludwr rhydd (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'r broses 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 llinoledd uchel. Mae modulator electro-optig ffilm tenau lithiwm niobate (LNOI) ar ynysydd wedi dod yn gyfeiriad datblygu addawol. Gyda datblygiad technoleg paratoi deunydd lithiwm niobate ffilm tenau a thechnoleg ysgythru waveguide, mae effeithlonrwydd trosi uchel ac integreiddio uwch o modulator electro-optig ffilm tenau lithiwm niobate wedi dod yn faes byd academaidd a diwydiant rhyngwladol.
Nodweddion ffilm denau lithiwm niobate
Yn yr Unol Daleithiau mae cynllunio DAP AR wedi gwneud y gwerthusiad canlynol o ddeunyddiau lithiwm niobate: os yw canol y chwyldro electronig wedi'i 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 piezoelectrig, effaith thermodrydanol 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-sglodion fwyaf oherwydd amsugno golau yn y band 1550nm a ddefnyddir yn gyffredin. Mae gan SiO2 a silicon nitrid y nodweddion trosglwyddo gorau, a gall y golled gyrraedd y lefel o ~ 0.01dB / cm; Ar hyn o bryd, gall colli donfedd canllaw tonnau lithiwm niobate ffilm denau gyrraedd y lefel o 0.03dB/cm, ac mae'n bosibl y bydd colli canllaw tonnau lithiwm niobate ffilm denau yn cael ei leihau ymhellach gyda gwelliant parhaus y lefel dechnolegol yn y dyfodol. Felly, bydd y deunydd tenau lithiwm niobate ffilm yn dangos perfformiad da ar gyfer strwythurau golau goddefol megis llwybr ffotosynthetig, siyntio a microring.
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 sy'n seiliedig ar InP ar y sglodion integredig ffotonig sy'n seiliedig ar LNOI trwy ôl-lwytho weldio neu dwf epitaxial. O ran modiwleiddio ysgafn, 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 a Si. Ar ben hynny, mae llinoledd uchel modiwleiddio electro-optegol o ddeunyddiau niobate lithiwm ffilm tenau yn hanfodol ar gyfer pob cais ffoton microdon.
O ran llwybro optegol, mae ymateb electro-optegol cyflym o ddeunydd lithiwm niobate ffilm denau yn golygu bod y switsh optegol seiliedig ar LNOI yn gallu newid llwybr optegol cyflym iawn, ac mae defnydd pŵer newid cyflym o'r fath hefyd yn isel iawn. Ar gyfer cymhwysiad nodweddiadol technoleg ffoton microdon integredig, mae gan y sglodyn trawst a reolir yn optegol y gallu i newid cyflym i ddiwallu anghenion sganio trawst cyflym, ac mae nodweddion defnydd pŵer isel iawn wedi'u haddasu'n dda i ofynion llym mawr. -system arae fesul cam ar raddfa. Er y gall y switsh optegol seiliedig 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 nitrid newid, sydd ag anfanteision defnydd pŵer uchel a chyflymder newid araf. Pan fo maint arae'r arae fesul cam yn fawr, ni all fodloni gofynion y defnydd o bŵer.
O ran ymhelaethu optegol, mae'rmwyhadur optegol lled-ddargludyddion (SOA) yn seiliedig ar InP wedi bod yn aeddfed ar gyfer defnydd masnachol, ond mae ganddo anfanteision cyfernod sŵn uchel a phŵer allbwn dirlawnder isel, nad yw'n ffafriol i gymhwyso ffotonau microdon. Gall proses ymhelaethu parametrig o ganllaw tonnau lithiwm niobate ffilm denau yn seiliedig ar actifadu cyfnodol a gwrthdroad gyflawni sŵn isel a chwyddo optegol pŵer uchel ar sglodion, a all fodloni gofynion technoleg ffoton microdon integredig ar gyfer ymhelaethu optegol ar sglodion yn dda.
O ran canfod golau, mae gan y ffilm tenau 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 sglodion. Mae angen cyflwyno unedau canfod InGaAs neu Ge-Si ar sglodion integredig ffotonig seiliedig 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 gyfatebol uchaf â maes modd ffibr optegol, a'r cyplydd yw'r mwyaf cyfleus. Mae diamedr maes modd y waveguide cyfyngedig cryf o lithiwm niobate ffilm denau tua 1μm, sy'n dra gwahanol i faes modd o ffibr optegol, felly mae'n rhaid trawsnewid modd cywir fan a'r lle i gyd-fynd â maes modd o ffibr optegol.
O ran integreiddio, mae p'un a oes gan ddeunyddiau amrywiol botensial integreiddio uchel yn dibynnu'n bennaf ar radiws plygu'r canllaw tonnau (a effeithir gan gyfyngiad y maes modd waveguide). Mae'r waveguide cyfyngedig cryf yn caniatáu radiws plygu llai, sy'n fwy ffafriol i wireddu integreiddio uchel. Felly, mae gan donllawiau lithiwm niobate ffilm denau y potensial i gyflawni integreiddio uchel. Felly, mae ymddangosiad lithiwm niobate ffilm denau yn ei gwneud hi'n bosibl i ddeunydd lithiwm niobate chwarae rôl "silicon" optegol mewn gwirionedd. Ar gyfer cymhwyso ffotonau microdon, mae manteision niobate lithiwm ffilm tenau yn fwy amlwg.
Amser post: Ebrill-23-2024