Napredek raziskavtankoslojni elektrooptični modulator litijevega niobata
Elektrooptični modulator je osrednja naprava optičnega komunikacijskega sistema in mikrovalovnega fotonskega sistema. Uravnava širjenje svetlobe v prostem prostoru ali optičnem valovodu s spreminjanjem lomnega količnika materiala, ki ga povzroča uporabljeno električno polje. Tradicionalni litijev niobatelektrooptični modulatorUporablja litijev niobat v razsutem stanju kot elektrooptični material. Monokristalni litijev niobat je lokalno dopiran, da tvori valovod s pomočjo difuzije titana ali protonske izmenjave. Razlika v lomnem količniku med jedrom in oblogo je zelo majhna, valovod pa ima slabo vezavno sposobnost na svetlobno polje. Skupna dolžina pakiranega elektrooptičnega modulatorja je običajno 5~10 cm.
Tehnologija litijevega niobata na izolatorju (LNOI) ponuja učinkovit način za reševanje problema velikih elektrooptičnih modulatorjev iz litijevega niobata. Razlika v lomnem količniku med jedrom valovoda in obložno plastjo je do 0,7, kar močno izboljša sposobnost vezave optičnih modov in učinek elektrooptične regulacije valovoda ter je postala raziskovalna vroča točka na področju elektrooptičnih modulatorjev.
Zaradi napredka tehnologije mikroobdelave je razvoj elektrooptičnih modulatorjev, ki temeljijo na platformi LNOI, hitro napredoval, kar kaže na trend kompaktnejše velikosti in nenehnega izboljševanja zmogljivosti. Glede na uporabljeno strukturo valovoda so tipični tankoslojni elektrooptični modulatorji iz litijevega niobata neposredno jedkani valovodni elektrooptični modulatorji, naloženi hibridni modulatorji.valovodni modulatorjiin hibridne silicijeve integrirane elektrooptične modulatorje valovoda.
Trenutno izboljšanje postopka suhega jedkanja močno zmanjšuje izgube v tankoplastnem litijevem niobatnem valovodu, metoda nalaganja grebenov rešuje problem težavnosti postopka jedkanja in omogoča uporabo litijevega niobatnega elektrooptičnega modulatorja z napetostjo manj kot 1 V na pol vala, kombinacija z zrelo SOI tehnologijo pa je skladna s trendom hibridne integracije fotonov in elektronov. Tehnologija tankih filmov litijevega niobata ima prednosti pri doseganju nizkih izgub, majhne velikosti in velike pasovne širine integriranega elektrooptičnega modulatorja na čipu. Teoretično se predvideva, da bo 3 mm tankoplastni litijev niobatni push-pull...M⁃Z modulatorji3dB elektrooptična pasovna širina lahko doseže do 400 GHz, pasovna širina eksperimentalno pripravljenega tankoslojnega litijevega niobatnega modulatorja pa naj bi znašala nekaj več kot 100 GHz, kar je še vedno daleč od teoretične zgornje meje. Izboljšanje, ki ga prinaša optimizacija osnovnih strukturnih parametrov, je omejeno. V prihodnosti bi se lahko delovanje modulatorja še izboljšalo z vidika raziskovanja novih mehanizmov in struktur, kot je načrtovanje standardne koplanarne valovodne elektrode kot segmentirane mikrovalovne elektrode.
Poleg tega je realizacija integriranega pakiranja modulatorskih čipov in heterogene integracije na čipu z laserji, detektorji in drugimi napravami tako priložnost kot izziv za prihodnji razvoj tankoslojnih litijevih niobatnih modulatorjev. Tankoslojni litijev niobatni elektrooptični modulator bo imel pomembnejšo vlogo v mikrovalovni fotoni, optični komunikaciji in drugih področjih.
Čas objave: 7. april 2025