Cyflwyniad i Strwythur a PherfformiadModiwleiddiwr Electro-optig Lithiwm Niobate Ffilm Denau
An modiwlydd electro-optigyn seiliedig ar wahanol strwythurau, tonfeddi, a llwyfannau o lithiwm niobate ffilm denau, a chymhariaeth perfformiad gynhwysfawr o wahanol fathau oModiwlyddion EOM, yn ogystal â dadansoddiad o'r ymchwil a'r defnydd omodiwlyddion lithiwm niobate ffilm denaumewn meysydd eraill.
1. Modwleiddiwr lithiwm niobate ffilm denau ceudod nad yw'n atseiniol
Mae'r math hwn o fodiwleiddiwr yn seiliedig ar effaith electro-optig ragorol grisial lithiwm niobate ac mae'n ddyfais allweddol ar gyfer cyflawni cyfathrebu optegol cyflym a phellter hir. Mae tri phrif strwythur:
1.1Modiwleiddiwr MZI electrod tonnau teithiol: Dyma'r dyluniad mwyaf nodweddiadol. Cyflawnodd grŵp ymchwil Lončar ym Mhrifysgol Harvard fersiwn perfformiad uchel am y tro cyntaf yn 2018, gyda gwelliannau dilynol gan gynnwys llwytho capacitive yn seiliedig ar swbstradau cwarts (lled band uchel ond yn anghydnaws â rhai sy'n seiliedig ar silicon) a chydnaws â silicon yn seiliedig ar wagio swbstrad, gan gyflawni trosglwyddiad lled band uchel (>67 GHz) a signal cyflym (megis PAM4 112 Gbit/s).
1.2Modiwleiddiwr MZI plygadwy: Er mwyn byrhau maint y ddyfais ac addasu i fodiwlau cryno fel QSFP-DD, defnyddir triniaeth polareiddio, tonnau traws neu electrodau microstrwythur gwrthdro i leihau hyd y ddyfais o hanner a chyflawni lled band o 60 GHz.
1.3 Modiwleiddiwr Ortogonal Cydlynol (IQ) Polareiddio Sengl/Deuol: Yn defnyddio fformat modiwleiddio trefn uchel i wella'r gyfradd drosglwyddo. Cyflawnodd y grŵp ymchwil Cai ym Mhrifysgol Sun Yat sen y modiwleiddiwr IQ polareiddio sengl ar sglodion cyntaf yn 2020. Mae gan y modiwleiddiwr IQ polareiddio deuol a ddatblygwyd yn y dyfodol berfformiad gwell, ac mae'r fersiwn sy'n seiliedig ar swbstrad cwarts wedi gosod record cyfradd trosglwyddo tonfedd sengl o 1.96 Tbit/s.
2. Modwleiddiwr lithiwm niobate ffilm denau math ceudod atseiniol
Er mwyn cyflawni modiwleidyddion lled band bach iawn a mawr iawn, mae amryw o strwythurau ceudod atseiniol ar gael:
2.1Modiwleiddiwr crisial ffotonig (PC) a micro-gylch: Mae grŵp ymchwil Lin ym Mhrifysgol Rochester wedi datblygu'r modiwleiddiwr crisial ffotonig perfformiad uchel cyntaf. Yn ogystal, cynigiwyd modiwleiddiwyr micro-gylch yn seiliedig ar integreiddio heterogenaidd silicon lithiwm niobate ac integreiddio homogenaidd hefyd, gan gyflawni lled band o sawl GHz.
2.2 Modiwleiddiwr ceudod atseiniol grat Bragg: gan gynnwys ceudod Fabry Perot (FP), grat Bragg tywysydd tonnau (WBG), a modiwleiddiwr golau araf (SL). Mae'r strwythurau hyn wedi'u cynllunio i gydbwyso maint, goddefiannau proses, a pherfformiad, er enghraifft, mae modiwleiddiwr ceudod atseiniol 2 × 2 FP yn cyflawni lled band uwch-fawr sy'n fwy na 110 GHz. Mae'r modiwleiddiwr golau araf sy'n seiliedig ar grat Bragg cyplysedig yn ehangu'r ystod lled band gweithio.
3. Modwleiddiwr niobât lithiwm ffilm denau integredig heterogenaidd
Mae tri phrif ddull integreiddio i gyfuno cydnawsedd technoleg CMOS ar lwyfannau sy'n seiliedig ar silicon â pherfformiad modiwleiddio rhagorol lithiwm niobate:
3.1 Integreiddio heterogenaidd math bond: Trwy fondio'n uniongyrchol â bensocyclobutene (BCB) neu silicon deuocsid, trosglwyddir lithiwm niobate ffilm denau i blatfform silicon neu silicon nitrid, gan gyflawni integreiddio sefydlog tymheredd uchel ar lefel wafer. Mae'r modiwleiddiwr yn arddangos lled band uchel (>70 GHz, hyd yn oed yn fwy na 110 GHz) a gallu trosglwyddo signal cyflym.
3.2 Integreiddio heterogenaidd deunydd tywysydd tonnau dyddodiad: mae dyddodi silicon neu silicon nitrid ar lithiwm niobate ffilm denau fel tywysydd tonnau llwyth hefyd yn cyflawni modiwleiddio electro-optig effeithlon.
3.3 Integreiddio heterogenaidd argraffu micro-drosglwyddiad (μ TP): Mae hon yn dechnoleg y disgwylir iddi gael ei defnyddio ar gyfer cynhyrchu ar raddfa fawr, sy'n trosglwyddo dyfeisiau swyddogaethol parod i sglodion targed trwy offer manwl gywir, gan osgoi ôl-brosesu cymhleth. Mae wedi'i chymhwyso'n llwyddiannus i lwyfannau silicon nitrid a llwyfannau sy'n seiliedig ar silicon, gan gyflawni lled band o ddegau o GHz.
I grynhoi, mae'r erthygl hon yn amlinellu'n systematig y ffordd dechnolegol ar gyfer modiwleidyddion electro-optig yn seiliedig ar lwyfannau lithiwm niobate ffilm denau, o ddilyn strwythurau ceudod di-gyseiniol perfformiad uchel a lled band mawr, archwilio strwythurau ceudod atseiniol bach, ac integreiddio â llwyfannau ffotonig aeddfed sy'n seiliedig ar silicon. Mae'n dangos y potensial enfawr a'r cynnydd parhaus sydd gan modiwleidyddion lithiwm niobate ffilm denau wrth dorri trwy'r tagfeydd perfformiad o fodiwleidyddion traddodiadol a chyflawni cyfathrebu optegol cyflym.
Amser postio: Mawrth-31-2026