Modulator elektro-optik prestasi tinggi: modulator litium niobate filem nipis

Modulator elektro-optik prestasi tinggi:modulator litium niobate filem nipis

Modulator elektro-optik (modulator EOM) ialah modulator yang dibuat menggunakan kesan elektro-optik bagi kristal elektro-optik tertentu, yang boleh menukar isyarat elektronik berkelajuan tinggi dalam peranti komunikasi kepada isyarat optik. Apabila kristal elektro-optik tertakluk kepada medan elektrik yang digunakan, indeks biasan kristal elektro-optik akan berubah, dan ciri-ciri gelombang optik kristal juga akan berubah dengan sewajarnya, untuk merealisasikan modulasi amplitud, fasa dan keadaan polarisasi isyarat optik, dan menukar isyarat elektronik berkelajuan tinggi dalam peranti komunikasi menjadi isyarat optik melalui modulasi.

Pada masa ini, terdapat tiga jenis utamamodulator elektro-optikdi pasaran: modulator berasaskan silikon, modulator indium fosfida dan filem nipismodulator litium niobate. Di antaranya, silikon tidak mempunyai pekali elektro-optik langsung, prestasinya lebih umum, hanya sesuai untuk pengeluaran modulator modul transceiver penghantaran data jarak dekat, indium phosphide walaupun sesuai untuk modul transceiver rangkaian komunikasi optik jarak sederhana, tetapi keperluan proses integrasi adalah sangat tinggi, kosnya agak tinggi, permohonan itu tertakluk kepada batasan tertentu. Sebaliknya, kristal litium niobate bukan sahaja kaya dengan kesan fotoelektrik, set kesan fotorefraktif, kesan tak linear, kesan elektro-optik, kesan optik akustik, kesan piezoelektrik dan kesan termoelektrik adalah sama dengan satu, dan terima kasih kepada struktur kekisi dan struktur kecacatan yang kaya, banyak sifat litium niobate boleh dikawal dengan banyak oleh komposisi kristal, kawalan keadaan valet, dll. pekali elektro-optik sehingga 30.9pm/V, jauh lebih tinggi daripada indium fosfida, dan mempunyai kesan kicauan kecil (kesan kicauan: merujuk kepada fenomena bahawa frekuensi dalam nadi berubah mengikut masa semasa proses penghantaran nadi laser. Kesan kicauan yang lebih besar menghasilkan nisbah isyarat-ke-bunyi yang lebih rendah dan kesan tak linear), nisbah kepupusan yang baik (keadaan purata peranti "off" yang baik, nisbah kepupusan yang baik kepada peranti "off" yang unggul. kestabilan. Di samping itu, mekanisme kerja modulator litium niobate filem nipis adalah berbeza daripada modulator berasaskan silikon dan modulator indium fosfida menggunakan kaedah modulasi tak linear, yang menggunakan kesan elektro-optik linear untuk memuatkan isyarat termodulat elektrik ke pembawa optik, dan kadar modulasi terutamanya ditentukan oleh prestasi elektrod gelombang mikro, jadi kelajuan modulasi yang lebih tinggi dan penggunaan kuasa yang lebih rendah juga boleh dicapai. Berdasarkan perkara di atas, lithium niobate telah menjadi pilihan yang ideal untuk penyediaan modulator elektro-optik berprestasi tinggi, yang mempunyai pelbagai aplikasi dalam rangkaian komunikasi optik koheren 100G/400G dan pusat data berkelajuan ultra tinggi, dan boleh mencapai jarak penghantaran yang jauh melebihi 100 kilometer.

Litium niobate sebagai bahan subversif "revolusi foton", walaupun berbanding dengan silikon dan indium fosfida mempunyai banyak kelebihan, tetapi ia sering muncul dalam bentuk bahan pukal dalam peranti, cahaya terhad kepada pandu gelombang satah yang dibentuk oleh penyebaran ion atau pertukaran proton, perbezaan indeks biasan biasanya agak kecil (kira-kira 0.02 saiz), peranti adalah agak besar. Sukar untuk memenuhi keperluan pengecilan dan penyepaduanperanti optik, dan barisan pengeluarannya masih berbeza daripada barisan proses mikroelektronik sebenar, dan terdapat masalah kos yang tinggi, jadi pembentukan filem nipis adalah arah pembangunan penting untuk litium niobate yang digunakan dalam modulator elektro-optik.