Llinoldeb uchelmodiwlydd electro-optiga chymhwysiad ffoton microdon
Gyda gofynion cynyddol systemau cyfathrebu, er mwyn gwella effeithlonrwydd trosglwyddo signalau ymhellach, bydd pobl yn asio ffotonau ac electronau i gyflawni manteision cyflenwol, a bydd ffotoneg microdon yn cael ei geni. Mae angen y modiwleiddiwr electro-optegol ar gyfer trosi trydan yn olau ynsystemau ffotonig microdon, ac mae'r cam allweddol hwn fel arfer yn pennu perfformiad y system gyfan. Gan fod trosi signal amledd radio i barth optegol yn broses signal analog, a chyffredinmodiwlyddion electro-optegolsydd â diffyg llinoledd cynhenid, mae afluniad signal difrifol yn y broses drosi. Er mwyn cyflawni modiwleiddio llinol bras, mae pwynt gweithredu'r modiwleiddiwr fel arfer wedi'i osod ar y pwynt rhagfarn orthogonal, ond ni all fodloni gofynion cyswllt ffoton microdon ar gyfer llinoledd y modiwleiddiwr o hyd. Mae angen modiwleiddiwyr electro-optig â llinoledd uchel ar frys.
Fel arfer, cyflawnir modiwleiddio mynegai plygiannol cyflymder uchel deunyddiau silicon gan effaith gwasgariad plasma cludwr rhydd (FCD). Mae effaith FCD a modiwleiddio cyffordd PN ill dau yn anlinellol, sy'n gwneud y modiwleiddiwr silicon yn llai llinol na'r modiwleiddiwr lithiwm niobate. Mae deunyddiau lithiwm niobate yn arddangos rhagorolmodiwleiddio electro-optegolpriodweddau 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, defnyddio lithiwm niobate ffilm denau i wneud modiwleiddiwr electro-optegol perfformiad uchel, o'i gymharu â silicon bron dim "plât byr", ond hefyd i gyflawni llinoledd uchel. Mae modiwleiddiwr electro-optegol lithiwm niobate ffilm denau (LNOI) ar inswleiddiwr wedi dod yn gyfeiriad datblygu addawol. Gyda datblygiad technoleg paratoi deunydd lithiwm niobate ffilm denau a thechnoleg ysgythru tonfeddi, mae effeithlonrwydd trosi uchel ac integreiddio uwch modiwleiddiwr electro-optegol lithiwm niobate ffilm denau wedi dod yn faes academaidd a diwydiant rhyngwladol.
Nodweddion lithiwm niobate ffilm denau
Yn yr Unol Daleithiau, mae DAP AR planning wedi gwneud y gwerthusiad canlynol o ddeunyddiau lithiwm niobate: os yw canolbwynt y chwyldro electronig wedi'i enwi ar ôl y deunydd silicon sy'n ei gwneud yn bosibl, yna mae'n debygol y bydd man geni'r chwyldro ffotonig yn cael ei enwi ar ôl lithiwm niobate. Mae hyn oherwydd bod lithiwm niobate yn integreiddio effaith electro-optegol, effaith acwsto-optegol, effaith piezoelectrig, effaith thermoelectrig ac effaith ffoto-blygiannol mewn un, yn union fel deunyddiau silicon ym maes opteg.
O ran nodweddion trosglwyddo optegol, deunydd InP sydd â'r golled drosglwyddo fwyaf ar y sglodion oherwydd amsugno golau yn y band 1550nm a ddefnyddir yn gyffredin. SiO2 a silicon nitrid sydd â'r nodweddion trosglwyddo gorau, a gall y golled gyrraedd lefel o ~ 0.01dB/cm; Ar hyn o bryd, gall colled tonfedd canllaw tonfedd lithiwm niobate ffilm denau gyrraedd lefel o 0.03dB/cm, ac mae gan golled tonfedd canllaw lithiwm niobate ffilm denau y potensial i gael ei lleihau 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 golau goddefol fel llwybr ffotosynthetig, shunt a microfodrwy.
O ran cynhyrchu golau, dim ond InP sydd â'r gallu i allyrru golau'n 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 weldio llwytho ôl neu dwf epitacsial. 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 a Si. Ar ben hynny, mae llinoledd uchel modiwleiddio electro-optegol deunyddiau lithiwm niobate ffilm denau yn hanfodol ar gyfer pob cymhwysiad ffoton microdon.
O ran llwybro optegol, mae ymateb electro-optegol cyflymder uchel deunydd lithiwm niobate ffilm denau yn gwneud y switsh optegol sy'n seiliedig ar LNOI yn gallu newid llwybro optegol cyflym, ac mae'r defnydd o bŵer ar gyfer newid cyflym o'r fath hefyd yn isel iawn. Ar gyfer cymhwysiad nodweddiadol technoleg ffoton microdon integredig, mae gan y sglodion ffurfio trawst a reolir yn optegol y gallu i newid cyflym i ddiwallu anghenion sganio trawst cyflym, ac mae nodweddion y defnydd pŵer isel iawn wedi'u haddasu'n dda i ofynion llym system arae gam ar raddfa fawr. Er y gall y switsh optegol sy'n 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 llwybrau optegol, sydd â'r anfanteision o ddefnydd pŵer uchel a chyflymder newid araf. Pan fydd maint yr arae gam yn fawr, ni all fodloni gofynion y defnydd o bŵer.
O ran ymhelaethiad optegol, ymwyhadur optegol lled-ddargludyddion (SOA) yn seiliedig ar InP wedi bod yn aeddfed ar gyfer defnydd masnachol, ond mae ganddo'r anfanteision o gyfernod sŵn uchel a phŵer allbwn dirlawnder isel, nad yw'n ffafriol i gymhwyso ffotonau microdon. Gall y broses ymhelaethu parametrig o dywysydd tonnau lithiwm niobate ffilm denau yn seiliedig ar actifadu a gwrthdroi cyfnodol gyflawni ymhelaethu optegol ar-sglodion sŵn isel a phŵer uchel, a all fodloni gofynion technoleg ffoton microdon integredig ar gyfer ymhelaethu optegol ar-sglodion yn dda.
O ran canfod golau, mae gan y lithiwm niobad ffilm denau nodweddion trosglwyddo da i olau yn y 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 sy'n seiliedig ar LNOI trwy weldio llwytho ôl neu dwf epitacsial. O ran cyplu â ffibr optegol, oherwydd bod y ffibr optegol ei hun yn ddeunydd SiO2, mae gan faes modd y tonfeddwr SiO2 y radd paru uchaf â maes modd y ffibr optegol, a'r cyplu yw'r mwyaf cyfleus. Mae diamedr maes modd y tonfeddwr cyfyngedig iawn o lithiwm niobad ffilm denau tua 1μm, sy'n eithaf gwahanol i faes modd y ffibr optegol, felly rhaid cynnal trawsnewidiad man modd priodol i gyd-fynd â maes modd y ffibr optegol.
O ran integreiddio, mae a oes gan wahanol ddeunyddiau botensial integreiddio uchel yn dibynnu'n bennaf ar radiws plygu'r ton-dywysydd (sy'n cael ei effeithio gan gyfyngiad maes modd y ton-dywysydd). Mae'r ton-dywysydd sydd wedi'i gyfyngu'n gryf yn caniatáu radiws plygu llai, sy'n fwy ffafriol i wireddu integreiddio uchel. Felly, mae gan don-dywyswyr lithiwm niobad ffilm denau y potensial i gyflawni integreiddio uchel. Felly, mae ymddangosiad lithiwm niobad ffilm denau yn ei gwneud hi'n bosibl i ddeunydd lithiwm niobad chwarae rôl "silicon" optegol mewn gwirionedd. Ar gyfer cymhwyso ffotonau microdon, mae manteision lithiwm niobad ffilm denau yn fwy amlwg.
Amser postio: 23 Ebrill 2024