Wysokowydajny modulator elektrooptyczny: cienkowarstwowy modulator niobianu litu

Wysokowydajny modulator elektrooptyczny:cienkowarstwowy modulator niobianu litu

Modulator elektrooptyczny (Modulator EOM) jest modulatorem wykonanym przy użyciu efektu elektrooptycznego niektórych kryształów elektrooptycznych, który może przekształcać szybkie sygnały elektroniczne w urządzeniach komunikacyjnych w sygnały optyczne. Gdy kryształ elektrooptyczny zostanie poddany działaniu przyłożonego pola elektrycznego, współczynnik załamania kryształu elektrooptycznego ulegnie zmianie, a charakterystyki fal optycznych kryształu również ulegną zmianie, tak aby zrealizować modulację amplitudy, fazy i stanu polaryzacji sygnału optycznego i przekształcić szybki sygnał elektroniczny w urządzeniu komunikacyjnym w sygnał optyczny poprzez modulację.

Obecnie istnieją trzy główne typymodulatory elektrooptycznena rynku: modulatory na bazie krzemu, modulatory fosforku indu i cienkowarstwowemodulator niobianu litu. Wśród nich krzem nie ma bezpośredniego współczynnika elektrooptycznego, wydajność jest bardziej ogólna, nadaje się tylko do produkcji modulatora modułu transceivera transmisji danych na krótkie odległości, fosforek indu, chociaż nadaje się do modułu transceivera sieci komunikacji optycznej na średnie i duże odległości, ale wymagania dotyczące procesu integracji są niezwykle wysokie, koszt jest stosunkowo wysoki, zastosowanie podlega pewnym ograniczeniom. W przeciwieństwie do tego, kryształ niobianu litu jest nie tylko bogaty w efekt fotoelektryczny, ustawiony efekt fotorefrakcyjny, efekt nieliniowy, efekt elektrooptyczny, efekt akustyczny optyczny, efekt piezoelektryczny i efekt termoelektryczny są równe jednemu, a dzięki swojej strukturze sieciowej i bogatej strukturze defektów, wiele właściwości niobianu litu może być w dużym stopniu regulowanych przez skład kryształu, domieszkowanie pierwiastków, kontrolę stanu walencyjnego itp. Osiągnij lepsze parametry fotoelektryczne, takie jak współczynnik elektrooptyczny do 30,9 pm/V, znacznie wyższy niż fosforek indu, i ma mały efekt ćwierkania (efekt ćwierkania: odnosi się do zjawiska, że ​​częstotliwość w impulsie zmienia się w czasie podczas procesu transmisji impulsu laserowego. Większy efekt ćwierkania skutkuje niższym stosunkiem sygnału do szumu i efektem nieliniowym), dobrym współczynnikiem wygaszenia (średni stosunek mocy stanu „włączonego” sygnału do jego stanu „wyłączonego”) i lepszą stabilnością urządzenia. Ponadto mechanizm działania cienkowarstwowego modulatora niobianu litu różni się od mechanizmu działania modulatora na bazie krzemu i modulatora fosforku indu wykorzystującego nieliniowe metody modulacji, który wykorzystuje liniowy efekt elektrooptyczny do ładowania elektrycznie modulowanego sygnału na nośnik optyczny, a szybkość modulacji jest głównie określana przez wydajność elektrody mikrofalowej, dzięki czemu można osiągnąć wyższą prędkość modulacji i liniowość, a także niższe zużycie energii. Na podstawie powyższego niobian litu stał się idealnym wyborem do przygotowywania wysokowydajnych modulatorów elektrooptycznych, które mają szeroki zakres zastosowań w sieciach komunikacji optycznej koherentnej 100G/400G i ultraszybkich centrach danych, i mogą osiągać duże odległości transmisji przekraczające 100 kilometrów.

Niobian litu jako materiał wywrotowy „rewolucji fotonowej”, choć w porównaniu z krzemem i fosforkiem indu ma wiele zalet, ale często występuje w formie materiału masowego w urządzeniu, światło jest ograniczone do płaskiego falowodu utworzonego przez dyfuzję jonów lub wymianę protonów, różnica współczynnika załamania światła jest zwykle stosunkowo niewielka (około 0,02), rozmiar urządzenia jest stosunkowo duży. Trudno jest sprostać potrzebom miniaturyzacji i integracjiurządzenia optycznea jej linia produkcyjna nadal różni się od rzeczywistej linii produkcyjnej mikroelektroniki, a ponadto występuje problem wysokich kosztów, dlatego tworzenie cienkich warstw stanowi ważny kierunek rozwoju niobianu litu stosowanego w modulatorach elektrooptycznych.