Pli alte integra maldika filmlitio-niobato elektro-optika modulatoro

Alta linearecoelektro-optika modulatorokaj mikroonda fotona apliko
Kun la kreskantaj postuloj de komunikaj sistemoj, por plu plibonigi la transmisian efikecon de signaloj, homoj kunfandos fotonojn kaj elektronojn por atingi komplementajn avantaĝojn, kaj tiel naskiĝos mikroonda fotoniko. La elektro-optika modulatoro estas bezonata por la konverto de elektro al lumo enmikroondaj fotonikaj sistemoj, kaj ĉi tiu ŝlosila paŝo kutime determinas la rendimenton de la tuta sistemo. Ĉar la konverto de radiofrekvenca signalo al optika domajno estas analoga signala procezo, kaj ordinaraelektro-optikaj modulatorojhavas enecan nelinearecon, ekzistas grava signalmisprezento en la konverta procezo. Por atingi proksimuman linearan moduladon, la funkcianta punkto de la modulatoro kutime fiksiĝas ĉe la ortogonala biaspunkto, sed ĝi ankoraŭ ne povas plenumi la postulojn de mikroonda fotona ligo por la lineareco de la modulatoro. Elektro-optikaj modulatoroj kun alta lineareco estas urĝe bezonataj.

La altrapida refrakta indica modulado de siliciaj materialoj kutime atingiĝas per la efiko de libera portanta plasmodisperso (FCD). Kaj la FCD-efiko kaj la PN-transira modulado estas nelinearaj, kio igas la silician modulatoron malpli lineara ol la litia niobata modulatoro. Litiaj niobataj materialoj montras bonegajn...elektro-optika moduladoecoj pro ilia sulkeca efiko. Samtempe, la litia niobato havas la avantaĝojn de granda bendolarĝo, bonaj modulaj karakterizaĵoj, malalta perdo, facila integriĝo kaj kongruo kun duonkonduktaĵaj procezoj. La uzo de maldika filmo de litio niobato por krei alt-efikecan elektro-optikan modulatoron, kompare kun silicio preskaŭ ne havas "mallongan platon", sed ankaŭ atingas altan linearecon. La elektro-optika modulatoro de maldika filmo de litio niobato (LNOI) sur izolilo fariĝis promesplena disvolviĝa direkto. Kun la disvolviĝo de la preparteknologio por maldika filmo de litio niobato kaj la gravura teknologio de ondgvidiloj, la alta konverta efikeco kaj pli alta integriĝo de la elektro-optika modulatoro de maldika filmo de litio niobato fariĝis la kampo de internacia akademio kaj industrio.

Karakterizaĵoj de maldika filmo litio-niobato
En Usono, la planado de DAP AR faris la jenan taksadon de litiaj niobatmaterialoj: se la centro de la elektronika revolucio estas nomita laŭ la siliciomaterialo, kiu ebligas ĝin, tiam la naskiĝloko de la fotonika revolucio verŝajne estos nomita laŭ litio-niobato. Ĉi tio estas ĉar litio-niobato integras elektro-optikan efikon, akusto-optikan efikon, piezoelektran efikon, termoelektran efikon kaj fotorefraktan efikon en unu, same kiel siliciomaterialoj en la kampo de optiko.

Rilate al optikaj transmisiaj karakterizaĵoj, InP-materialo havas la plej grandan sur-ĉipan transmisian perdon pro la sorbado de lumo en la ofte uzata 1550nm-bendo. SiO2 kaj silicia nitrido havas la plej bonajn transmisiajn karakterizaĵojn, kaj la perdo povas atingi nivelon de ~ 0.01dB/cm; Nuntempe, la ondgvidila perdo de maldika-filma litia niobato-ondgvidilo povas atingi nivelon de 0.03dB/cm, kaj la perdo de maldika-filma litia niobato-ondgvidilo havas la potencialon esti plue reduktita kun la kontinua plibonigo de la teknologia nivelo en la estonteco. Tial, la maldika-filma litia niobato-materialo montros bonan rendimenton por pasivaj lumstrukturoj kiel fotosintezaj vojoj, ŝuntoj kaj mikroringoj.

Rilate al lumgenerado, nur InP havas la kapablon rekte elsendi lumon; tial, por la apliko de mikroondaj fotonoj, necesas enkonduki la InP-bazitan lumfonton sur la LNOI-bazitan fotonikan integran peceton per malantaŭa ŝarĝveldado aŭ epitaksa kresko. Rilate al lummodulado, estis emfazite supre, ke maldika filmlitio-niobato pli facile atingas pli grandan moduladbendon, pli malaltan duonondan tension kaj pli malaltan transmisian perdon ol InP kaj Si. Krome, la alta lineareco de elektro-optika modulado de maldikaj filmlitio-niobataj materialoj estas esenca por ĉiuj mikroondaj fotonaj aplikoj.

Rilate al optika vojigo, la altrapida elektro-optika respondo de maldika filmo el litio-niobato igas la optikan ŝaltilon bazitan sur LNOI kapabla je altrapida optika vojiga ŝaltado, kaj la energikonsumo de tia altrapida ŝaltado ankaŭ estas tre malalta. Por la tipa apliko de integra mikroonda fotona teknologio, la optike kontrolita trabforma peceto havas la kapablon je altrapida ŝaltado kontentigi la bezonojn de rapida trabskanado, kaj la karakterizaĵoj de ultra-malalta energikonsumo bone adaptiĝas al la striktaj postuloj de grandskala fazita aro-sistemo. Kvankam la optika ŝaltilo bazita sur InP ankaŭ povas realigi altrapidan optikan vojŝaltadon, ĝi enkondukos grandan bruon, precipe kiam la plurnivela optika ŝaltilo estas kaskadita, la bruokoeficiento grave difektiĝos. Siliciaj, SiO2 kaj siliciaj nitridaj materialoj povas ŝalti optikajn vojojn nur per la termo-optika efiko aŭ la efiko de portanta disperso, kiu havas la malavantaĝojn de alta energikonsumo kaj malrapida ŝaltrapido. Kiam la grandeco de la fazita aro estas granda, ĝi ne povas kontentigi la postulojn pri energikonsumo.

Rilate al optika plifortigo, laduonkondukta optika amplifilo (SOA) bazita sur InP estas matura por komerca uzo, sed ĝi havas la malavantaĝojn de alta bruokoeficiento kaj malalta saturiĝa elira potenco, kio ne favoras la aplikon de mikroondaj fotonoj. La parametrika amplifika procezo de maldikfilma litia niobato-ondgvidilo bazita sur perioda aktivigo kaj inversigo povas atingi malaltan bruon kaj altpotencan surĉipan optikan amplifikadon, kiu bone povas plenumi la postulojn de integra mikroonda fotona teknologio por surĉipa optika amplifikado.

Rilate al lumdetekto, la maldika filmo de litio niobato havas bonajn transmisiajn karakterizaĵojn al lumo en la 1550 nm-bendo. La funkcio de fotoelektra konverto ne povas esti realigita, do por mikroondaj fotonaj aplikoj, por plenumi la bezonojn de fotoelektra konverto sur la ĉipo, InGaAs aŭ Ge-Si detektaj unuoj devas esti enkondukitaj sur LNOI-bazitaj fotonikaj integraj ĉipoj per malantaŭa ŝarĝo-veldado aŭ epitaksa kresko. Rilate al kuplado kun optika fibro, ĉar la optika fibro mem estas SiO2-materialo, la modkampo de SiO2-ondgvidilo havas la plej altan gradon de kongruo kun la modkampo de la optika fibro, kaj la kuplado estas la plej oportuna. La modkampa diametro de la forte limigita ondgvidilo de maldika filmo de litio niobato estas ĉirkaŭ 1 μm, kio estas sufiĉe malsama ol la modkampo de optika fibro, do ĝusta modpunkta transformo devas esti efektivigita por kongrui kun la modkampo de la optika fibro.

Rilate al integriĝo, ĉu diversaj materialoj havas altan integriĝan potencialon dependas ĉefe de la kurbradiuso de la ondgvidilo (influita de la limigo de la ondgvidila reĝimkampo). La forte limigita ondgvidilo permesas pli malgrandan kurbradiuson, kio pli favoras la realigon de alta integriĝo. Tial, maldikaj filmaj litiaj niobataj ondgvidiloj havas la potencialon atingi altan integriĝon. Tial, la apero de maldikaj filmaj litiaj niobato ebligas al litia niobata materialo vere ludi la rolon de optika "silicio". Por la apliko de mikroondaj fotonoj, la avantaĝoj de maldikaj filmaj litiaj niobato estas pli evidentaj.