Visoka linearnostElektro-optični modulatorin aplikacija za mikrovalovno pečico
Z naraščajočimi zahtevami komunikacijskih sistemov bodo ljudje, da bi še izboljšali učinkovitost prenosa signalov, ljudje zlivali fotone in elektrone, da bi dosegli dopolnilne prednosti, in rodila se bo mikrovalovna fotonika. Elektro-optični modulator je potreben za pretvorbo električne energije v svetlobomikrovalovni fotonski sistemi, in ta ključni korak običajno določa delovanje celotnega sistema. Ker je pretvorba radiofrekvenčnega signala v optično domeno analogni postopek in navadenElektro-optični modulatorjiČe imate lastno nelinearnost, v procesu pretvorbe obstaja resno izkrivljanje signala. Da bi dosegli približno linearno modulacijo, je delovna točka modulatorja običajno pritrjena na ortogonalni točki pristranskosti, vendar še vedno ne more izpolnjevati zahtev mikrovalovne fotonske povezave za linearnost modulatorja. Elektro-optični modulatorji z visoko linearnostjo so nujno potrebni.
Modulacija refrakcijskega indeksa hitrega hitrosti silicijevih materialov običajno dosežemo z učinkom proste nosilce plazemske disperzije (FCD). Tako učinek FCD kot modulacija PN Junction sta nelinearna, zaradi česar je silicijev modulator manj linearn kot modulator litijevega niobata. Litijevi niobatski materiali kažejo odličnoElektro-optična modulacijalastnosti zaradi učinka puckerja. Obenem ima litijev niobatski material prednosti velike pasovne širine, dobre modulacijske značilnosti, nizke izgube, enostavne integracije in združljivosti s polprevodniškim procesom, uporaba tankega filmskega litijevega niobata za izdelavo visokozmogljivega elektro-opskega modulatorja v primerjavi s silikonom skoraj brez "kratke plošče", ampak tudi doseganje visoke linije. Elektro-optični modulator z litijevim niobatom (LNOI) na izolatorju je postal obetavna razvojna smer. Z razvojem tehnologije za pripravo materiala z litijevim niobatom in tehnologijo jedkanja valovodov je visoka učinkovitost pretvorbe in večja integracija elektronskega litijevega niobatskega elektro-optičnega modulatorja postala področje mednarodnih akademij in industrije.
Značilnosti tankega filmskega litijevega niobata
V Združenih državah Amerike je načrtovanje DAP AR opravilo naslednjo oceno litijevega niobatskega materiala: če je središče elektronske revolucije poimenovano po silicijevem materialu, ki omogoča, da bo rojstni kraj revolucije fotonike poimenovan po litijevem niobatu. To je zato, ker litijev niobat združuje elektro-optični učinek, acousto-optični učinek, piezoelektrični učinek, termoelektrični učinek in fotorefraktivni učinek v enem, tako kot silikonski materiali na področju optike.
Glede na značilnosti optičnega prenosa ima INP material največjo izgubo prenosa na čipu zaradi absorpcije svetlobe v običajno uporabljenem 1550Nm pasu. SiO2 in silicijev nitrid imata najboljše značilnosti prenosa, izguba pa lahko doseže raven ~ 0,01 dB/cm; Trenutno lahko izguba valovnega litijevega niobata valov valovoda doseže raven 0,03 dB/cm, izguba tanko-filma litijevega niobatskega valovoda pa se lahko še dodatno zmanjša z nenehnim izboljšanjem tehnološke ravni v prihodnosti. Zato bo tanko film litijev niobatski material pokazal dobro zmogljivost za pasivne svetlobne strukture, kot so fotosintetska pot, shunt in mikroring.
Glede na proizvodnjo svetlobe lahko samo INP neposredno oddaja svetlobo; Zato je za uporabo mikrovalovnih fotonov potrebno uvesti svetlobni vir na osnovi INP na fotonski integrirani čip, ki temelji na LNOI, tako da nakloni nalaganja varjenja ali epitaksialne rasti. Glede na svetlobno modulacijo je bilo zgoraj poudarjeno, da je tanki film litijev niobat lažje doseči večjo pasovno širino modulacije, nižjo napol valovno napetost in nižjo izgubo prenosa kot INP in SI. Poleg tega je visoka linearnost elektro-optične modulacije tankih filmskih litijevih niobatskih materialov bistvenega pomena za vse mikrovalovne fotonske aplikacije.
Glede na optično usmerjanje je zaradi elektro-optičnega odziva tankega filma litijevega niobatskega materiala na osnovi LNOI optično stikalo, ki je sposobno za visoko hitro preklapljanje optičnega usmerjanja, poraba energije tako visokega hitrosti pa je tudi zelo nizka. Za tipično uporabo integrirane mikrovalovne fotonske tehnologije ima optično nadzorovan čip za oblikovanje žarka sposobnost hitrega preklopa, da ustreza potrebam hitrega skeniranja žarka, značilnosti ultra nizke porabe energije pa so dobro prilagojene strogim zahtevam obsežnega postopnega matričnega sistema. Čeprav lahko optično stikalo, ki temelji na INP, uresniči tudi visoko hitro preklapljanje optičnih poti, bo uvedlo velik hrup, še posebej, če je optično stikalo večstopenjskih kaskadnih, se bo koeficient hrupa resno poslabšal. Silicijevi, sio2 in silicijevi nitridni materiali lahko preklapljajo optične poti samo skozi termo-optični učinek ali nosilni disperzijski učinek, ki ima slabosti velike porabe energije in počasne hitrosti preklopa. Kadar je velikost matrike faznega niza velika, ne more izpolniti zahtev porabe energije.
V smislu optičnega ojačevanjaPolprevodniški optični ojačevalnik (SOA), ki temelji na INP, je zrel za komercialno uporabo, vendar ima pomanjkljivosti visokega koeficienta hrupa in izhodne moči z nizko nasičenostjo, ki ne pripomore k uporabi mikrovalovnih fotonov. Parametrični postopek amplifikacije tanko-filma litijevega niobat valovoda, ki temelji na periodični aktivaciji in inverziji, lahko doseže nizko hrup in visoko moč optične amplifikacije na čipu, kar lahko dobro ustreza zahtevam integrirane mikrovalovne fotonske tehnologije za optično amplifikacijo na čipu.
Glede na zaznavanje svetlobe ima tanki film litijev niobate dobre značilnosti prenosa v svetlobi v 1550 nm pasu. Funkcije fotoelektrične pretvorbe ni mogoče uresničiti, zato za mikrovalovne fotonske aplikacije, da bi zadovoljili potrebe fotoelektrične pretvorbe na čipu. INGAAS ali GE-SI odkrivanje enot je treba uvesti na fotonske integrirane čipe, ki temeljijo na LNOI, z nalaganjem varjenja ali epitaksialne rasti. Glede na spajanje z optičnimi vlakninami, ker je sam optični vlakni material SiO2, ima način načina valovoda SiO2 najvišjo stopnjo ujemanja z načinom polja optičnih vlaken, sklopka pa je najbolj priročna. Premer polja načina močno omejenega valovoda tankega filmskega litijevega niobata je približno 1 μm, kar je precej drugačno od polja načina optičnega vlakna, zato je treba izvesti pravilno transformacijo načina, ki se ujema s poljem načina optičnega vlakna.
Glede na integracijo, ali imajo različni materiali visok potencial integracije, je odvisen predvsem od upogibanja polmera valovoda (vpliva na omejitev polja valovoda). Močno omejen valovod omogoča manjši polmer upogiba, ki bolj spodbuja za realizacijo visoke integracije. Zato lahko tanko-film litijev niobat valovodi lahko dosežejo visoko integracijo. Zato videz tankega filmskega litijevega niobata omogoča, da litijev niobatni material resnično igra vlogo optičnega "silicija". Za uporabo mikrovalovnih fotonov so prednosti tankega filmskega litijevega niobata bolj očitne.
Čas objave: APR-23-2024