Manteision ac arwyddocâd ffilm denau lithiwm niobate mewn technoleg ffoton microdon integredig
Technoleg ffoton microdonMae ganddo fanteision lled band gweithio mawr, gallu prosesu cyfochrog cryf a cholli trosglwyddo isel, sydd â'r potensial i dorri tagfa dechnegol system ficrodon draddodiadol a gwella perfformiad offer gwybodaeth electronig milwrol fel radar, rhyfela electronig, cyfathrebu a mesur a rheoli. Fodd bynnag, mae gan y system ffoton microdon sy'n seiliedig ar ddyfeisiau arwahanol rai problemau fel cyfaint mawr, pwysau trwm a sefydlogrwydd gwael, sy'n cyfyngu o ddifrif ar gymhwyso technoleg ffoton microdon mewn llwyfannau a gludir yn y gofod ac yn yr awyr. Felly, mae technoleg ffoton microdon integredig yn dod yn gefnogaeth bwysig i dorri cymhwysiad ffoton microdon mewn system gwybodaeth electronig filwrol a rhoi chwarae llawn i fanteision technoleg ffoton microdon.
Ar hyn o bryd, mae technoleg integreiddio ffotonig o SI a thechnoleg integreiddio ffotonig wedi'i seilio ar INP wedi dod yn fwy a mwy aeddfed ar ôl blynyddoedd o ddatblygiad ym maes cyfathrebu optegol, ac mae llawer o gynhyrchion wedi'u rhoi yn y farchnad. Fodd bynnag, ar gyfer cymhwyso ffoton microdon, mae rhai problemau yn y ddau fath hyn o dechnolegau integreiddio ffoton: er enghraifft, mae cyfernod electro-optegol aflinol modulator Si a modulator INP yn groes i'r llinoledd uchel a'r nodweddion deinamig mawr a ddilynir gan dechnoleg ffoton microdon; Er enghraifft, mae gan y switsh optegol silicon sy'n sylweddoli newid llwybr optegol, p'un a yw'n seiliedig ar effaith thermol-optegol, effaith piezoelectric, neu effaith gwasgariad pigiad cludwr, broblemau cyflymder newid araf, defnydd pŵer a'r defnydd o wres, na allant fodloni'r sganio trawst cyflym a chymwysiadau ffoton microdon ar raddfa arae fawr.
Lithium niobate fu'r dewis cyntaf ar gyfer cyflymder uchel erioedModiwleiddio electro-optigdeunyddiau oherwydd ei effaith electro-optig llinol ragorol. Fodd bynnag, y lithiwm traddodiadol niobateModulator Electro-Opticalwedi'i wneud o ddeunydd grisial lithiwm niobate enfawr, ac mae maint y ddyfais yn fawr iawn, na all ddiwallu anghenion technoleg ffoton microdon integredig. Mae sut i integreiddio deunyddiau lithiwm niobate â chyfernod electro-optegol llinol i'r system technoleg ffoton microdon integredig wedi dod yn nod ymchwilwyr perthnasol. Yn 2018, adroddodd tîm ymchwil o Brifysgol Harvard yn yr Unol Daleithiau yn gyntaf y dechnoleg integreiddio ffotonig yn seiliedig ar ffilm denau lithiwm niobate ei natur, oherwydd bod gan y dechnoleg fanteision integreiddio uchel, lled band modiwleiddio electro-optegol mawr, a llinoledd uchel yr effaith electro-optegol, a lansiwyd ar unwaith, fe wnaeth y maes ffotonig a diwydiannol. O safbwynt cymhwysiad ffoton microdon, mae'r papur hwn yn adolygu dylanwad ac arwyddocâd technoleg integreiddio ffoton yn seiliedig ar ffilm denau lithiwm niobate ar ddatblygiad technoleg ffoton microdon.
Ffilm denau lithiwm niobate deunydd a ffilm denauModulator lithiwm niobate
Yn ystod y ddwy flynedd diwethaf, mae math newydd o ddeunydd lithiwm niobate wedi dod i'r amlwg, hynny yw, mae'r ffilm lithiwm niobate yn cael ei alltudio o'r grisial lithiwm niobate enfawr trwy'r dull o “sleisio ïon” a'i bondio i'r wafer Si gyda haen byffer silica, sy'n cael ei ffurfio lNOUMS LNUHION LNOWIME papur. Gellir ysgythru tonnau tonnau Ridge ag uchder o fwy na 100 nanometr ar ddeunyddiau lithiwm niobate ffilm tenau yn ôl y broses ysgythru sych optimaidd, a gall gwahaniaeth mynegai plygiannol effeithiol y tonnau tonnau a ffurfiwyd gan gyrraedd mwy na 0.8 (llawer uwch na gwahaniaeth mynegai plygiannol y tonnau lithiwm traddodiadol yn gwneud y tonnau cryfed i mewn i 0.02). maes microdon wrth ddylunio'r modulator. Felly, mae'n fuddiol cyflawni foltedd hanner ton is a lled band modiwleiddio mwy mewn hyd byrrach.
Mae ymddangosiad tonnau tonnau submicron lithiwm colled isel yn torri'r dagfa o foltedd gyrru uchel modulator electro-optig lithiwm traddodiadol lithiwm. Gellir lleihau'r bylchau electrod i ~ 5 μm, ac mae'r gorgyffwrdd rhwng y maes trydan a'r maes modd optegol yn cynyddu'n fawr, ac mae'r Vπ · L yn gostwng o fwy nag 20 V · cm i lai na 2.8 V · cm. Felly, o dan yr un foltedd hanner ton, gellir lleihau hyd y ddyfais yn fawr o'i chymharu â'r modulator traddodiadol. Ar yr un pryd, ar ôl optimeiddio paramedrau lled, trwch ac egwyl yr electrod tonnau teithio, fel y dangosir yn y ffigur, gall y modulator fod â gallu lled band modiwleiddio uwch-uchel sy'n fwy na 100 GHz.
Ffig.1 （A） Dosbarthiad modd wedi'i gyfrifo a delwedd （B） Delwedd o groestoriad LN Waveguide
Ffig.2 （A） Strwythur Waveguide ac Electrode a （B） Craidd Corplate Modulator LN
Mae'r gymhariaeth o fodwleiddwyr lithiwm niobate ffilm denau â modwleiddwyr masnachol lithiwm niobate traddodiadol, modwleiddwyr wedi'u seilio ar silicon a modwleiddwyr ffosffid indium (INP) a modwleiddwyr electro-optegol cyflym eraill yn bodoli, mae prif baramedrau'r gymhariaeth yn cynnwys:
(1) cynnyrch hyd folt hanner ton (Vπ · L, V · cm), gan fesur effeithlonrwydd modiwleiddio'r modulator, y lleiaf yw'r gwerth, yr uchaf yw'r effeithlonrwydd modiwleiddio;
(2) lled band modiwleiddio 3 dB (GHz), sy'n mesur ymateb y modulator i fodiwleiddio amledd uchel;
(3) Colli mewnosodiad optegol (dB) yn y rhanbarth modiwleiddio. Gellir gweld o'r bwrdd bod gan fodulator lithiwm niobate ffilm denau fanteision amlwg mewn lled band modiwleiddio, foltedd hanner ton, colled rhyngosod optegol ac ati.
Mae silicon, fel conglfaen optoelectroneg integredig, wedi'i ddatblygu hyd yn hyn, mae'r broses yn aeddfed, mae ei miniaturization yn ffafriol i integreiddio dyfeisiau gweithredol/goddefol ar raddfa fawr, ac mae ei modulator wedi'i astudio'n eang ac yn ddwfn ym maes cyfathrebu optegol. Mecanwaith modiwleiddio electro-optegol silicon yn bennaf yw disgleirio cludwyr, chwistrelliad cludwr a chronni cludwyr. Yn eu plith, mae lled band y modulator yn optimaidd gyda'r mecanwaith disbyddu cludwyr gradd llinol, ond oherwydd bod dosbarthiad y maes optegol yn gorgyffwrdd â diffyg unffurfiaeth y rhanbarth disbyddu, bydd yr effaith hon yn cyflwyno ystumiad ail-orchymyn aflinol ac ystumio rhyng-fodiwleiddio trydydd gorchymyn, a fydd yn arwain at yr amsugniad sy'n arwain at yr effaith y bydd yn amsugniad, a fydd yn arwain at yr effaith cario, a fydd yn arwain at yr effaith ar gyfer yr amsugniad, sy'n arwain at yr amsugno, a fydd yn arwain at yr effaith amsugno, a fydd yn arwain at yr amsugniad, yn arwain at yr effaith amsugno, yn arwain at yr amsugno.
Mae gan y modulator INP effeithiau electro-optegol rhagorol, a gall strwythur ffynnon cwantwm aml-haen sylweddoli cyfradd uwch-uchel a modwleiddwyr foltedd gyrru isel gyda Vπ · L hyd at 0.156V · mm. Fodd bynnag, mae amrywiad y mynegai plygiannol â maes trydan yn cynnwys termau llinol ac aflinol, a bydd y cynnydd o ddwysedd maes trydan yn gwneud yr effaith ail-orchymyn yn amlwg. Felly, mae angen i fodwleiddwyr electro-optig silicon ac INP gymhwyso gogwydd i ffurfio cyffordd PN pan fyddant yn gweithio, a bydd Cyffordd PN yn dod â cholled amsugno i'r amlwg. Fodd bynnag, mae maint modulator y ddau hyn yn fach, maint y modulator INP masnachol yw 1/4 o'r modulator LN. Effeithlonrwydd modiwleiddio uchel, sy'n addas ar gyfer dwysedd uchel a rhwydweithiau trosglwyddo optegol digidol pellter byr fel canolfannau data. Nid oes gan effaith electro-optegol lithiwm niobate unrhyw fecanwaith amsugno ysgafn a cholled isel, sy'n addas ar gyfer pellter hir yn gydlynolCyfathrebu Optegolgyda chynhwysedd mawr a chyfradd uchel. Yn y cymhwysiad ffoton microdon, mae cyfernodau electro-optegol Si ac INP yn aflinol, nad yw'n addas ar gyfer y system ffoton microdon sy'n dilyn llinoledd uchel a dynameg fawr. Mae'r deunydd lithiwm niobate yn addas iawn ar gyfer cymhwyso ffoton microdon oherwydd ei gyfernod modiwleiddio electro-optig cwbl linellol.
Amser Post: APR-22-2024