Високо-перформансен електро-оптички модулатор: тенкофилмен литиум ниобатен модулатор

Високо-перформансен електро-оптички модулатор:тенкофилмен литиум ниобатен модулатор

Електрооптички модулатор (Модулатор на набљудување на набљудувања) е модулатор направен со користење на електрооптичкиот ефект на одредени електрооптички кристали, кои можат да ги конвертираат брзите електронски сигнали во комуникациските уреди во оптички сигнали. Кога електрооптичкиот кристал е подложен на применето електрично поле, индексот на прекршување на електрооптичкиот кристал ќе се промени, а карактеристиките на оптичкиот бран на кристалот исто така ќе се променат соодветно, со цел да се реализира модулацијата на амплитудата, фазата и состојбата на поларизација на оптичкиот сигнал и да се конвертира брзиот електронски сигнал во комуникацискиот уред во оптички сигнал преку модулација.

Во моментов, постојат три главни типа наелектро-оптички модулаторина пазарот: модулатори на база на силициум, модулатори на индиум фосфид и тенки филмовилитиум ниобат модулаторМеѓу нив, силициумот нема директен електрооптички коефициент, перформансите се поопшти, погоден само за производство на модулатор на примопредавателски модул за пренос на податоци на кратки растојанија, индиум фосфид иако погоден за средно-долги растојанија оптички комуникациска мрежа примопредавателски модул, но барањата за процесот на интеграција се екстремно високи, цената е релативно висока, примената е предмет на одредени ограничувања. Спротивно на тоа, кристалот на литиум ниобат не е само богат со фотоелектричен ефект, туку и со фоторефрактивен ефект, нелинеарен ефект, електрооптички ефект, акустичен оптички ефект, пиезоелектричен ефект и термоелектричен ефект кои се еднакви на еден, а благодарение на неговата решеткаста структура и богатата дефектна структура, многу својства на литиум ниобатот можат значително да се регулираат со составот на кристалот, допирањето на елементите, контролата на валентната состојба итн. Постигнува супериорни фотоелектрични перформанси, како што е електрооптичкиот коефициент до 30,9pm/V, значително повисок од индиум фосфидот, и има мал ефект на цврчење (ефект на цврчење: се однесува на феноменот дека фреквенцијата во рамките на пулсот се менува со текот на времето за време на процесот на пренесување на ласерскиот пулс. Поголем ефект на цврчење резултира со помал однос сигнал-шум и нелинеарен ефект), добар однос на екстинкција (просечен однос на моќност на состојбата „вклучена“ на сигналот и неговата состојба „исклучена“) и супериорна стабилност на уредот. Покрај тоа, механизмот на работа на тенкофилмскиот литиум ниобатен модулатор е различен од оној на силиконскиот модулатор и индиум фосфидниот модулатор кои користат нелинеарни методи на модулација, кои користат линеарен електрооптички ефект за да го вчитаат електрично модулираниот сигнал на оптичкиот носач, а стапката на модулација е главно одредена од перформансите на микробрановата електрода, така што може да се постигне поголема брзина на модулација и линеарност, како и помала потрошувачка на енергија. Врз основа на горенаведеното, литиум ниобатот стана идеален избор за подготовка на високо-перформансни електрооптички модулатори, кои имаат широк спектар на апликации во 100G/400G кохерентни оптички комуникациски мрежи и ултра-брзински центри за податоци, и можат да постигнат долги растојанија на пренос од повеќе од 100 километри.

Литиум ниобатот како субверзивен материјал на „фотонската револуција“, иако во споредба со силициумот и индиум фосфидот има многу предности, но често се појавува во форма на масовен материјал во уредот, светлината е ограничена на рамнинскиот брановод формиран со јонска дифузија или размена на протони, разликата во индексот на прекршување е обично релативно мала (околу 0,02), големината на уредот е релативно голема. Тешко е да се задоволат потребите за минијатуризација и интеграција наоптички уреди, а нејзината производствена линија е сè уште различна од вистинската линија за микроелектронски процес, а постои и проблем со високата цена, па затоа формирањето на тенок филм е важна насока на развој за литиум ниобат што се користи во електрооптичките модулатори.