Enkonduko al la Strukturo kaj Elfaro deMaldika Filma Litia Niobato Elektro-optika Modulilo
An elektro-optika modulatorobazita sur malsamaj strukturoj, ondolongoj kaj platformoj de maldika filmo de litio-niobato, kaj ampleksa komparo de la rendimento de diversaj tipoj deEOM-modulatoroj, same kiel analizo de la esplorado kaj apliko demaldikaj filmaj litiaj niobatmodulatorojen aliaj kampoj.
1. Neresonanca kavaĵa maldika filmo litia niobato-modulilo
Ĉi tiu tipo de modulatoro baziĝas sur la bonega elektro-optika efiko de litia niobato-kristalo kaj estas ŝlosila aparato por atingi altrapidan kaj longdistancan optikan komunikadon. Ekzistas tri ĉefaj strukturoj:
1.1 Vojaĝanta onda elektrodo MZI-modulatoro: Ĉi tiu estas la plej tipa dezajno. La esplorgrupo Lončar ĉe Universitato Harvard unue atingis alt-efikecan version en 2018, kun postaj plibonigoj inkluzive de kapacita ŝarĝado bazita sur kvarcaj substratoj (alta bendolarĝo sed nekongrua kun silicio-bazitaj) kaj silicio-bazita kongruo bazita sur substrata kavigo, atingante altan bendolarĝon (>67 GHz) kaj altrapidan signalan dissendon (kiel ekzemple 112 Gbit/s PAM4).
1.2 Faldebla MZI-modulatoro: Por mallongigi la grandecon de la aparato kaj adaptiĝi al kompaktaj moduloj kiel QSFP-DD, oni uzas polarigan traktadon, kruc-ondgvidilon aŭ inversajn mikrostrukturajn elektrodojn por duonigi la longon de la aparato kaj atingi bendlarĝon de 60 GHz.
1.3 Unuopa/Duopa Polarigo Kohera Ortogonala (IQ) Modulilo: Uzas alt-ordan moduladformaton por plibonigi transmisian rapidon. La esplorgrupo Cai ĉe la Universitato Sun Yat-sen atingis la unuan surĉipan unuopan polarizan IQ-modulilon en 2020. La duopa polariza IQ-modulilo evoluigita estontece havas pli bonan rendimenton, kaj la versio bazita sur kvarca substrato starigis rekordon de transmisia rapido de unuopa ondolongo de 1.96 Tbit/s.
2. Resonanca kavaĵa maldikfilma litia niobato-modulilo
Por atingi ultramalgrandajn kaj grandajn bendolarĝajn modulatorojn, ekzistas diversaj resonancaj kavaĵostrukturoj haveblaj:
2.1 Fotonika kristalo (PC) kaj mikroringa modulatoro: La esplorgrupo de Lin ĉe la Universitato de Roĉestro evoluigis la unuan alt-efikecan fotonikan kristalan modulatoron. Krome, mikroringaj modulatoroj bazitaj sur heterogena kaj homogena integriĝo de silicio-litio-niobato ankaŭ estis proponitaj, atingante bendlarĝojn de pluraj GHz.
2.2 Bragg-krado resonanca kavaĵa modulatoro: inkluzive de Fabry-Perot (FP) kavaĵo, ondgvida Bragg-krado (WBG), kaj malrapidluma modulatoro (SL). Ĉi tiuj strukturoj estas desegnitaj por balanci grandecon, procezajn toleremojn kaj rendimenton, ekzemple, 2 × 2 FP-resonanca kavaĵa modulatoro atingas ultragrandan bendolarĝon superantan 110 GHz. La malrapidluma modulatoro bazita sur kuplita Bragg-krado plivastigas la laboran bendolarĝan gamon.
3. Heterogena integra maldika filmo litio niobato modulatoro
Ekzistas tri ĉefaj integriĝmetodoj por kombini la kongruecon de CMOS-teknologio sur silicio-bazitaj platformoj kun la bonega modula rendimento de litia niobato:
3.1 Ligtipa heterogena integriĝo: Per rekta ligado kun benzociklobuteno (BCB) aŭ silicia dioksido, maldika filmo de litia niobato estas transdonita al silicia aŭ silicia nitrida platformo, atingante integriĝon je nivelo de obleo kaj stabila je altaj temperaturoj. La modulatoro montras altan bendolarĝon (>70 GHz, eĉ superante 110 GHz) kaj kapablon je altrapida signala transdono.
3.2 Deponado de ondgvidilo-materialo kun heterogena integriĝo: deponado de silicio aŭ silicia nitrido sur maldika filmo de litio-niobato kiel ŝarĝondgvidilo ankaŭ atingas efikan elektro-optikan moduladon.
3.3 Mikrotransiga presado (μ TP) heterogena integriĝo: Ĉi tiu teknologio estas atendata por grandskala produktado, kiu transdonas prefabrikitajn funkciajn aparatojn al celaj ĉipoj per altpreciza ekipaĵo, evitante kompleksan post-prilaboradon. Ĝi estis sukcese aplikita al silicia nitrido kaj silicio-bazitaj platformoj, atingante bendlarĝojn de dekoj da GHz.
Resumante, ĉi tiu artikolo sisteme skizas la teknologian vojmapon de elektro-optikaj modulatoroj bazitaj sur maldikaj filmaj litiaj niobataj platformoj, de la serĉado de alt-efikecaj kaj grand-bendlarĝaj ne-resonancaj kavaĵstrukturoj, esplorado de miniaturigitaj resonancaj kavaĵstrukturoj, kaj integriĝo kun maturaj silicio-bazitaj fotonikaj platformoj. Ĝi montras la grandegan potencialon kaj kontinuan progreson de maldikaj filmaj litiaj niobataj modulatoroj por trarompi la rendimentajn proplempunktojn de tradiciaj modulatoroj kaj atingi altrapidan optikan komunikadon.
Afiŝtempo: 31-a de marto 2026