Ena najpomembnejših lastnosti optičnega modulatorja je njegova hitrost modulacije ali pasovna širina, ki mora biti vsaj tako hitra kot pri razpoložljivi elektroniki. Tranzistorji s tranzitnimi frekvencami precej nad 100 GHz so bili že dokazani v 90 nm silicijevi tehnologiji, hitrost pa se bo še povečala z zmanjševanjem minimalne velikosti elementa [1]. Vendar pa je pasovna širina današnjih silicijevih modulatorjev omejena. Silicij zaradi svoje centro-simetrične kristalne strukture nima χ(2)-nelinearnosti. Uporaba napetega silicija je že privedla do zanimivih rezultatov [2], vendar nelinearnosti še ne omogočajo praktičnih naprav. Najsodobnejši silicijevi fotonski modulatorji se zato še vedno zanašajo na disperzijo prostih nosilcev v pn ali pin stikih [3–5]. Pokazalo se je, da stiki, ki so prednapeti v smeri naprej, kažejo produkt napetosti in dolžine do VπL = 0,36 V mm, vendar je hitrost modulacije omejena z dinamiko manjšinskih nosilcev. Kljub temu so bile s pomočjo predpoudarka električnega signala dosežene hitrosti prenosa podatkov 10 Gbit/s [4]. Z uporabo obratno prednapetih spojev se je pasovna širina povečala na približno 30 GHz [5,6], vendar se je produkt napetosti in dolžine povečal na VπL = 40 V mm. Žal takšni fazni modulatorji s plazemskim učinkom povzročajo tudi neželeno modulacijo intenzivnosti [7] in se nelinearno odzivajo na uporabljeno napetost. Napredni modulacijski formati, kot je QAM, pa zahtevajo linearni odziv in čisto fazno modulacijo, zaradi česar je izkoriščanje elektrooptičnega učinka (Pockelsov učinek [8]) še posebej zaželeno.
2. Pristop SOH
Nedavno je bil predlagan pristop silicijevega organskega hibrida (SOH) [9–12]. Primer modulatorja SOH je prikazan na sliki 1(a). Sestavljen je iz režastega valovoda, ki vodi optično polje, in dveh silicijevih trakov, ki električno povezujeta optični valovod s kovinskimi elektrodami. Elektrode so nameščene zunaj optičnega modalnega polja, da se preprečijo optične izgube [13], slika 1(b). Naprava je prevlečena z elektrooptičnim organskim materialom, ki enakomerno zapolni režo. Modulacijsko napetost prenaša kovinski električni valovod in pada čez režo zaradi prevodnih silicijevih trakov. Nastalo električno polje nato spremeni lomni količnik v reži zaradi ultra hitrega elektrooptičnega učinka. Ker ima reža širino reda 100 nm, je nekaj voltov dovolj za ustvarjanje zelo močnih modulacijskih polj, ki so v redu velikosti dielektrične trdnosti večine materialov. Struktura ima visoko modulacijsko učinkovitost, saj sta tako modulacijsko kot optično polje koncentrirana znotraj reže, slika 1(b) [14]. Dejansko so bile že prikazane prve implementacije SOH modulatorjev z delovanjem pod napetostjo [11], demonstrirana pa je bila tudi sinusna modulacija do 40 GHz [15,16]. Vendar pa je izziv pri gradnji nizkonapetostnih visokohitrostnih SOH modulatorjev ustvariti visoko prevodni povezovalni trak. V ekvivalentnem vezju lahko režo predstavlja kondenzator C, prevodne trakove pa upori R, slika 1(b). Ustrezna časovna konstanta RC določa pasovno širino naprave [10,14,17,18]. Da bi zmanjšali upor R, je bilo predlagano dopiranje silicijevih trakov [10,14]. Medtem ko dopiranje poveča prevodnost silicijevih trakov (in s tem poveča optične izgube), se plača dodatna kazen za izgube, ker je mobilnost elektronov poslabšana zaradi sipanja nečistoč [10,14,19]. Poleg tega so najnovejši poskusi izdelave pokazali nepričakovano nizko prevodnost.
Podjetje Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. s sedežem v kitajski "Silicijevi dolini" – Beijing Zhongguancun, je visokotehnološko podjetje, namenjeno domačim in tujim raziskovalnim ustanovam, raziskovalnim inštitutom, univerzam in podjetniškemu znanstvenoraziskovalnemu osebju. Naše podjetje se ukvarja predvsem z neodvisnimi raziskavami in razvojem, načrtovanjem, proizvodnjo in prodajo optoelektronskih izdelkov ter ponuja inovativne rešitve in profesionalne, prilagojene storitve za znanstvene raziskovalce in industrijske inženirje. Po letih neodvisnih inovacij je oblikovalo bogato in dovršeno serijo fotoelektričnih izdelkov, ki se pogosto uporabljajo v komunalni, vojaški, prometni, elektroenergetski, finančni, izobraževalni, medicinski in drugih panogah.
Veselimo se sodelovanja z vami!
Čas objave: 29. marec 2023