Повисок интегриран електро-оптички модулатор на литиум ниобате

Висока линеарностЕлектро-оптички модулатори апликација за микробранови фотони
Со зголемените барања на комуникациските системи, со цел понатамошно подобрување на ефикасноста на преносот на сигналите, луѓето ќе ги спојат фотоните и електроните за да постигнат дополнителни предности и ќе се роди микробранова фотоника. Електро-оптичкиот модулатор е потребен за конверзија на електрична енергија во светлина воМикробранови фотонски системи, и овој клучен чекор обично ги одредува перформансите на целиот систем. Бидејќи конверзијата на сигналот за радио фреквенција во оптички домен е аналоген процес на сигнал и обиченЕлектро-оптички модулаториимаат својствена нелинеарност, има сериозно нарушување на сигналот во процесот на конверзија. За да се постигне приближна линеарна модулација, оперативната точка на модулаторот обично е фиксирана во точката на ортогонална пристрасност, но сепак не може да ги исполни барањата на микробранова фотонска врска за линеарноста на модулаторот. Електро-оптички модулатори со висока линеарност се итно потребни.

Модулацијата на индексот со голема брзина на рефракција на силиконските материјали обично се постигнува со ефектот на дисперзија на слободен превоз во плазма (FCD). И FCD ефектот и модулацијата на спојот PN се нелинеарни, што го прави силиконскиот модулатор помалку линеарен од модулаторот Lithium niobate. Литиум ниобате материјали покажуваат одличниЕлектро-оптичка модулацијасвојства заради нивниот ефект на пакер. Во исто време, материјалот Lithium niobate има предности на големиот опсег, добри карактеристики на модулација, мала загуба, лесна интеграција и компатибилност со полупроводнички процес, употреба на тенок филм литиум ниобат за да се направи електро-оптички модулатор со високи перформанси, споредувано со силикон скоро никаква „кратка плоча“, но исто така и да се постигне висока линеарност. Електро-оптички модулатор на тенок филм Литиум Ниобате (LNOI) на изолаторот стана ветувачка насока за развој. Со развојот на технологија за подготовка на материјал за тенок филм литиум ниобат и технологија за гравирање на бранови, високата ефикасност на конверзијата и поголема интеграција на електро-оптички модулатор на литиум ниобат стана полето на меѓународната академија и индустријата.

Карактеристики на тенок филм литиум ниобате
Во Соединетите Држави, планирањето ја направи следната проценка на материјалите на литиум ниобате: ако центарот на електронската револуција е именувана по силиконскиот материјал што го прави возможно, тогаш родното место на револуцијата на фотоника веројатно ќе биде именуван по литиум Ниобате. Ова е затоа што Lithium niobate интегрира електро-оптички ефект, акусто-оптички ефект, пиезоелектричен ефект, термоелектричен ефект и фоторефрактивен ефект во еден, исто како и силиконските материјали во областа на оптика.

Во однос на карактеристиките на оптички пренос, INP материјалот има најголема загуба на преносот на чип, како резултат на апсорпцијата на светлината во најчесто користениот опсег 1550nm. SiO2 и Silicon Nitride имаат најдобри карактеристики на пренос, а загубата може да го достигне нивото од 0,01dB/cm; Во моментов, губењето на брановодникот на литиум ниобајт бранома на тенок филм може да го достигне нивото на 0,03dB/cm, а губењето на литиум ниобат бранома на тенок филм има потенцијал да се намали со континуирано подобрување на технолошкото ниво во иднина. Затоа, тенок филм литиум ниобат материјал ќе покаже добри перформанси за пасивни светлосни структури како што се фотосинтетичка патека, шант и микроригирање.

Во однос на генерирање на светлина, само ИНП има можност директно да емитува светлина; Затоа, за примена на микробранови фотони, неопходно е да се воведе извор на светлина заснован на INP на фотонскиот интегриран чип базиран на LNOI, со начин на заварување на заварување или епитаксичен раст. Во однос на модулацијата на светлината, нагласено е погоре дека тенок филм литиум ниобат материјал е полесен за постигнување на поголем опсег на модулација, помал напон на половина бранови и помала загуба на менувачот од INP и SI. Покрај тоа, високата линеарност на електро-оптичката модулација на тенок филм литиум ниобат материјали е од суштинско значење за сите микробранови фотонски апликации.

Во однос на оптичкото рутирање, електро-оптичкиот одговор со голема брзина на тенок филм литиум ниобат материјал го прави оптичкиот прекинувач базиран на LNOI, способен за голема брзина на преклопување на оптичко рутирање, а потрошувачката на енергија на таквото брз преклопување е исто така многу мала. За типична примена на интегрирана технологија за микробранови фотони, оптички контролираниот чип на зраци има можност за преклопување со голема брзина за да ги задоволи потребите на брзо скенирање на зракот, а карактеристиките на ултра ниска потрошувачка на енергија се добро прилагодени на строгите барања на системот за низа низа од големи размери. Иако оптичкиот прекинувач заснован на INP, исто така, може да реализира голема брзина на преклопување на оптичката патека, тој ќе воведе голема бучава, особено кога повеќе нивоа оптички прекинувач е каскаден, коефициентот на бучава ќе се влоши сериозно. Силиконските, SiO2 и силиконските нитридни материјали можат да менуваат оптички патеки само преку термо-оптички ефект или ефект на дисперзија на носачот, кој има недостатоци на голема потрошувачка на енергија и бавна брзина на префрлување. Кога големината на низата на постепената низа е голема, таа не може да ги исполни барањата за потрошувачка на енергија.

Во однос на оптичко засилување,Полупроводнички оптички засилувач (Соа) врз основа на INP е зрела за комерцијална употреба, но има недостатоци на високиот коефициент на бучава и моќната моќност на заситеност, што не е погодно за примена на микробранови фотони. Процесот на параметарско засилување на брановодот со литиум ниобат со тенки филмови, врз основа на периодично активирање и инверзија може да постигне низок бучава и висока моќност на оптичко засилување на чип, што може добро да ги исполни барањата на интегрирана микробранова фото-технологија за оптичко засилување на чип.

Во однос на откривањето на светлината, тенок филм Литиум Ниобате има добри карактеристики на преносот на светлина во опсегот од 1550 nm. Функцијата на фотоелектрична конверзија не може да се реализира, така што за микробранови фотонски апликации, со цел да се задоволат потребите на фотоелектрична конверзија на чипот. Единиците за откривање INGAAS или GE-SI треба да се воведат на фотонските интегрирани чипови засновани на LNOI со заварување на заварување или епитаксичен раст. Во однос на спојувањето со оптичко влакно, бидејќи самото оптички влакна е материјал SiO2, полето на режимот на SiO2 брановодникот има најголем степен на појавување со полето на режимот на оптички влакна, а спојувањето е најзгодно. Дијаметарот на полето на режимот на силно ограничениот бранови на бранови на тенок филм литиум ниобате е околу 1μm, што е доста различно од полето на режимот на оптички влакна, така што мора да се изврши соодветна трансформација на местото на режимот за да одговара на полето на режимот на оптички влакна.

Во однос на интеграцијата, дали различните материјали имаат голем потенцијал за интеграција зависи главно од радиусот на свиткување на брановодникот (погодено од ограничувањето на полето за режим на бранови). Силно ограничениот брановодител овозможува помал радиус на свиткување, што е поповолно за реализација на висока интеграција. Затоа, брановите на литиум ниобат со тенки филмови имаат потенцијал да постигнат висока интеграција. Затоа, појавата на тенок филм литиум ниобате овозможува литиум ниобат материјал навистина да ја игра улогата на оптички „силикон“. За примена на микробранови фотони, предностите на тенок филм литиум ниобате се поочигледни.