Wysoka liniowośćModulator elektrooptycznyi aplikacja fotonów mikrofalowych
Wraz ze wzrostem wymagań systemów komunikacyjnych, aby jeszcze bardziej poprawić wydajność transmisji sygnałów, ludzie będą łączyć fotony i elektrony, aby osiągnąć uzupełniające się zalety, a narodzi się fotonika mikrofalowa. Modulator elektrooptyczny jest potrzebny do konwersji energii elektrycznej do światłaSystemy fotoniczne mikrofalowe, a ten kluczowy krok zwykle określa wydajność całego systemu. Ponieważ konwersja sygnału częstotliwości radiowej na domenę optyczną jest procesem sygnału analogowym i zwyczajnymModulatory elektrooptycznemają nieodłączną nieliniowość, w procesie konwersji występuje poważne zniekształcenie sygnału. Aby osiągnąć przybliżoną modulację liniową, punkt roboczy modulatora jest zwykle ustalany w ortogonalnym punkcie odchylenia, ale nadal nie może spełniać wymagań łącza fotonów mikrofalowych dla liniowości modulatora. Pilnie potrzebne są modulatory elektrooptyczne o wysokiej liniowości.
Szybki modulacja współczynnika załamania światła materiałów krzemowych jest zwykle osiągana dzięki efektowi dyspersji plazmy wolnego nośnika (FCD). Zarówno efekt FCD, jak i modulacja połączenia PN są nieliniowe, co sprawia, że modulator krzemu jest mniej liniowy niż modulator litowy niobate. Materiały litowe Niobate wykazują doskonałeModulacja elektrooptycznawłaściwości ze względu na ich efekt Puckera. Jednocześnie materiał litowo-niobate ma zalety dużej przepustowości, dobrych charakterystyk modulacji, niskiej straty, łatwej integracji i kompatybilności z procesem półprzewodnikowym, zastosowanie cienkiej folii litowej niobate do tworzenia wysokowydajnego modulatora elektrooptycznego, w porównaniu z krzemionem nie ma żadnego „krótkiej płyty”, ale także do osiągnięcia wysokiej liniowości. Cienki film litowy Niobate (LNOI) Modulator elektrooptyczny na izolatorze stał się obiecującym kierunkiem rozwoju. Wraz z opracowaniem technologii przygotowania materiału litowego litowego i technologii trawienia falowodu wysoka wydajność konwersji i wyższa integracja cienkiego folii litowo-optycznego modulatora stały się dziedziną międzynarodowego środowiska akademickiego i przemysłu.
Charakterystyka cienkowarstwowego litowego niobate
W Stanach Zjednoczonych Planowanie DAP AR dokonało następującej oceny materiałów litowych niobate: jeśli centrum rewolucji elektronicznej jest nazwane na cześć materiału krzemowego, który to umożliwia, wówczas miejsce narodzin rewolucji fotonicznej prawdopodobnie zostanie nazwane po litowym niobate. Wynika to z faktu, że lit-niobate integruje efekt elektrooptyczny, efekt akustyczny, efekt piezoelektryczny, efekt termoelektryczny i efekt fotorefrakcyjny w jednym, podobnie jak materiały krzemowe w dziedzinie optyki.
Jeśli chodzi o charakterystykę transmisji optycznej, materiał INP ma największą utratę transmisji na chipie z powodu absorpcji światła w powszechnie używanym pasmach 1550 nm. SiO2 i azotek krzemowy mają najlepsze właściwości transmisji, a strata może osiągnąć poziom ~ 0,01 dB/cm; Obecnie utrata falowodu falowodu litowego niobate cienko-filmu może osiągnąć poziom 0,03 dB/cm, a utrata falowodu litowego niobate cienkiego filmu może być dalszym zmniejszonym dzięki ciągłej poprawie poziomu technologicznego w przyszłości. Dlatego cienki materiał litowo -niobate będzie wykazywać dobrą wydajność dla pasywnych struktur świetlnych, takich jak ścieżka fotosyntetyczna, bocznik i mikrorkowanie.
Jeśli chodzi o generowanie światła, tylko INP ma zdolność bezpośrednio emitować światło; Dlatego w przypadku zastosowania fotonów mikrofalowych konieczne jest wprowadzenie źródła światła opartego na INP na zintegrowanym układie fotonicznym opartym na LNOI poprzez sposób spawania wstecznego lub wzrostu epitaksjalnego. Pod względem modulacji światła podkreślono powyżej tego, że cienki film litowy materiał niobate jest łatwiejszy do osiągnięcia większej przepustowości modulacji, niższego napięcia półfalowego i niższej utraty transmisji niż INP i SI. Ponadto wysoka liniowość elektrooptycznej modulacji materiałów litowych litowo-litowych jest niezbędna do wszystkich zastosowań fotonów mikrofalowych.
Pod względem routingu optycznego, szybkość elektrooptyczna reakcja materiału litowego litowego niobate cienkowarstwowa sprawia, że przełącznik optyczny oparty na LNOI zdolny do szybkiego przełączania optycznego routingu, a zużycie energii takiego szybkiego przełączania jest również bardzo niskie. W przypadku typowego zastosowania zintegrowanej technologii fotonów mikrofalowych, optycznie kontrolowany układ tworzenia wiązki ma zdolność szybkiego przełączania w celu zaspokojenia potrzeb szybkiego skanowania wiązki, a charakterystyka ultra-niskiej zużycia energii są dobrze przystosowane do ścisłych wymagań systemu liter na dużą skalę. Chociaż przełącznik optyczny oparty na INP może również zdawać sobie sprawę z szybkiej przełączania ścieżki optycznej, wprowadzi duży szum, szczególnie gdy wielopoziomowy przełącznik optyczny jest kaskadowy, współczynnik szumu zostanie poważnie pogorszył. Materiały azotku krzem, SiO2 i krzem mogą przełączać ścieżki optyczne tylko przez efekt termooptyczny lub efekt dyspersji nośnej, który ma wady wysokiego zużycia energii i powolnej prędkości przełączania. Gdy wielkość tablicy fazowej macierzy jest duża, nie może spełniać wymagań zużycia energii.
Pod względem wzmocnienia optycznego,Półprzewodnikowy wzmacniacz optyczny (SOA) Na podstawie INP jest dojrzałe do użytku komercyjnego, ale ma wady wysokiego współczynnika szumu i niskiej mocy wyjściowej nasycenia, co nie sprzyja zastosowaniu fotonów mikrofalowych. Parametryczny proces amplifikacji falowodu litowego niobate cienkiego filmu oparty na okresowej aktywacji i inwersji może osiągnąć niski hałas i wzmocnienie optyczne o dużej mocy, które mogą spełniać wymagania zintegrowanej technologii fotonów mikrofalowych do wzmocnienia optycznego na chipie.
Jeśli chodzi o wykrywanie światła, cienki warstwowy lit -niobate ma dobre charakterystyki transmisji w pasmach 1550 nm. Funkcji konwersji fotoelektrycznej nie można zrealizować, więc w przypadku aplikacji fotonów mikrofalowych, aby zaspokoić potrzeby konwersji fotoelektrycznej na układie. Jednostki wykrywające Ingaas lub GE-SI muszą zostać wprowadzone na zintegrowane układy fotoniczne oparte na LNOI poprzez ładowanie pleców lub wzrost epitaksji. Jeśli chodzi o sprzężenie z światłowodem, ponieważ samym światłowodem jest materiał SIO2, pole falowodu SiO2 ma najwyższy stopień dopasowania z pole trybu światłowodowego, a sprzężenie jest najwygodniejsze. Średnica pola trybu silnie ograniczonego falowodu cienkiego litowego niobatu wynosi około 1 μm, co jest zupełnie inne niż pole trybu światłowodu, więc należy przeprowadzić właściwą transformację punktową w trybie, aby pasować do pola trybu światłowodowego.
Jeśli chodzi o integrację, to, czy różne materiały mają wysoki potencjał integracji, zależy głównie od promienia zginania falowodu (wpływającego na ograniczenie pola trybu falowodu). Silnie ograniczony falowód pozwala na mniejszy promień zginania, który bardziej sprzyja realizacji wysokiej integracji. Dlatego falowody litowo-filmu cienkiego filmu mogą potencjalnie osiągnąć wysoką integrację. Dlatego pojawienie się cienkowarstwowego litowego niobate umożliwia materiał litowy niobate naprawdę odgrywać rolę optycznego „krzemu”. W przypadku zastosowania fotonów mikrofalowych zalety cienkiego litowego niobate są bardziej oczywiste.
Czas po: 23-2024 kwietnia