Linearity yang tinggimodulator elektro-optikdan aplikasi foton gelombang mikro
Dengan peningkatan keperluan sistem komunikasi, untuk meningkatkan lagi kecekapan penghantaran isyarat, orang akan memusnahkan foton dan elektron untuk mencapai kelebihan pelengkap, dan fotonik gelombang mikro akan dilahirkan. Modulator elektro-optik diperlukan untuk penukaran elektrik untuk menyalakanSistem fotonik gelombang mikro, dan langkah utama ini biasanya menentukan prestasi keseluruhan sistem. Oleh kerana penukaran isyarat frekuensi radio ke domain optik adalah proses isyarat analog, dan biasamodulator elektro-optikmempunyai nonlineariti yang wujud, terdapat gangguan isyarat yang serius dalam proses penukaran. Untuk mencapai modulasi linear anggaran, titik operasi modulator biasanya ditetapkan pada titik bias ortogonal, tetapi ia masih tidak dapat memenuhi keperluan pautan foton gelombang mikro untuk linearity modulator. Modulator elektro-optik dengan lineariti tinggi sangat diperlukan.
Modulasi indeks refraktif berkelajuan tinggi bahan silikon biasanya dicapai oleh kesan penyebaran plasma pembawa bebas (FCD). Kedua -dua kesan FCD dan modulasi persimpangan PN adalah tidak linear, yang menjadikan modulator silikon kurang linear daripada modulator lithium niobate. Bahan Lithium Niobate mempamerkan sangat baikModulasi elektro-optiksifat kerana kesan pucker mereka. Pada masa yang sama, bahan lithium niobate mempunyai kelebihan jalur lebar yang besar, ciri-ciri modulasi yang baik, kehilangan rendah, integrasi mudah dan keserasian dengan proses semikonduktor, penggunaan lithium niobate nipis untuk membuat modulator elektro-optik yang berprestasi tinggi, berbanding dengan silikon hampir tidak ada "plat pendek", tetapi juga untuk mencapai modulator tinggi. Filem nipis lithium niobate (LNOI) modulator elektro-optik pada penebat telah menjadi arah pembangunan yang menjanjikan. Dengan perkembangan teknologi penyediaan bahan lithium niobate nipis dan teknologi etsa gelombang, kecekapan penukaran yang tinggi dan integrasi yang lebih tinggi daripada modulator elektro-optik lithium filem nipis telah menjadi bidang akademik dan industri antarabangsa.
Ciri -ciri Lithium Niobate Nipis
Di Amerika Syarikat perancangan DAP AR telah membuat penilaian berikut bahan -bahan litium niobate: Jika pusat revolusi elektronik dinamakan selepas bahan silikon yang memungkinkan, maka tempat kelahiran revolusi fotonik mungkin akan dinamakan selepas litium niobate. Ini kerana lithium niobate mengintegrasikan kesan elektro-optik, kesan acousto-optik, kesan piezoelektrik, kesan thermoelectric dan kesan photorefractive dalam satu, seperti bahan silikon dalam bidang optik.
Dari segi ciri-ciri penghantaran optik, bahan INP mempunyai kehilangan penghantaran cip terbesar disebabkan oleh penyerapan cahaya dalam band 1550nm yang biasa digunakan. SiO2 dan silikon nitrida mempunyai ciri -ciri penghantaran terbaik, dan kerugian dapat mencapai tahap ~ 0.01db/cm; Pada masa ini, kehilangan gelombang filem nipis nipis niobate gelombang gelombang dapat mencapai tahap 0.03dB/cm, dan kehilangan lithium nipis niobat niobat filem berpotensi untuk dikurangkan lagi dengan peningkatan berterusan tahap teknologi pada masa akan datang. Oleh itu, bahan lithium niobate nipis akan menunjukkan prestasi yang baik untuk struktur cahaya pasif seperti laluan fotosintesis, shunt dan microring.
Dari segi penjanaan cahaya, hanya INP mempunyai keupayaan untuk memancarkan cahaya secara langsung; Oleh itu, untuk penggunaan foton gelombang mikro, adalah perlu untuk memperkenalkan sumber cahaya berasaskan INP pada cip bersepadu fotonik berasaskan LNOI dengan cara kimpalan belakang atau pertumbuhan epitaxial. Dari segi modulasi cahaya, ia telah ditekankan di atas bahan nipis lithium niobate filem lebih mudah untuk mencapai jalur lebar modulasi yang lebih besar, voltan separuh gelombang yang lebih rendah dan kehilangan penghantaran yang lebih rendah daripada INP dan SI. Selain itu, linearity tinggi modulasi elektro-optik bahan nipis niobat bahan niobate adalah penting untuk semua aplikasi foton gelombang mikro.
Dari segi penghalaan optik, tindak balas elektro-optik kelajuan tinggi bahan lithium niobate nipis menjadikan suis optik berasaskan LNOI yang mampu beralih routing optik berkelajuan tinggi, dan penggunaan kuasa penukaran berkelajuan tinggi juga sangat rendah. Untuk aplikasi tipikal teknologi foton gelombang mikro bersepadu, cip beamforming yang dikawal secara optik mempunyai keupayaan bertukar berkelajuan tinggi untuk memenuhi keperluan pengimbasan rasuk cepat, dan ciri-ciri penggunaan kuasa ultra-rendah disesuaikan dengan keperluan ketat sistem array bertahap berskala besar. Walaupun suis optik berasaskan INP juga dapat merealisasikan penukaran laluan optik berkelajuan tinggi, ia akan memperkenalkan bunyi yang besar, terutamanya apabila suis optik multilevel dilancarkan, pekali bunyi akan merosot dengan serius. Bahan silikon, SiO2 dan silikon nitrida hanya boleh menukar laluan optik melalui kesan thermo-optical atau kesan penyebaran pembawa, yang mempunyai kelemahan penggunaan kuasa tinggi dan kelajuan penukaran yang perlahan. Apabila saiz array pelbagai berperingkat besar, ia tidak dapat memenuhi keperluan penggunaan kuasa.
Dari segi penguatan optik,Penguat optik semikonduktor (Soa) berdasarkan INP telah matang untuk kegunaan komersial, tetapi ia mempunyai kelemahan pekali bunyi yang tinggi dan kuasa output tepu yang rendah, yang tidak kondusif untuk penggunaan foton gelombang mikro. Proses penguatan parametrik filem nipis nipis niobate gelombang berdasarkan pengaktifan dan penyongsangan berkala dapat mencapai bunyi yang rendah dan penguatan optik yang tinggi pada cip, yang dapat memenuhi keperluan teknologi foton gelombang mikro bersepadu untuk penguatan optik pada cip.
Dari segi pengesanan cahaya, lithium niobate nipis mempunyai ciri -ciri penghantaran yang baik untuk cahaya dalam band 1550 nm. Fungsi penukaran fotoelektrik tidak dapat direalisasikan, jadi untuk aplikasi foton gelombang mikro, untuk memenuhi keperluan penukaran fotoelektrik pada cip. Unit Pengesanan InGaAs atau GE-SI perlu diperkenalkan pada cip bersepadu fotonik berasaskan LNOI dengan kimpalan backloading atau pertumbuhan epitaxial. Dari segi gandingan dengan serat optik, kerana serat optik itu sendiri adalah bahan SiO2, medan mod Waveguide SiO2 mempunyai ijazah yang paling tinggi dengan bidang mod serat optik, dan gandingannya adalah yang paling mudah. Diameter medan mod dari gelombang gelombang yang sangat terhad dari niobate lithium filem nipis adalah kira -kira 1μm, yang agak berbeza dari medan mod serat optik, jadi transformasi tempat mod yang betul mesti dijalankan untuk memadankan medan mod serat optik.
Dari segi integrasi, sama ada pelbagai bahan mempunyai potensi integrasi yang tinggi bergantung terutamanya pada jejari lenturan gelombang gelombang (dipengaruhi oleh batasan medan mod gelombang). Waveguide yang sangat terhad membolehkan radius lenturan yang lebih kecil, yang lebih kondusif untuk merealisasikan integrasi yang tinggi. Oleh itu, gelombang lithium nipis nipis nipis mempunyai potensi untuk mencapai integrasi yang tinggi. Oleh itu, penampilan lithium niobate filem nipis memungkinkan bahan lithium niobate untuk benar -benar memainkan peranan "silikon" optik. Untuk penggunaan foton gelombang mikro, kelebihan lithium niobate nipis lebih jelas.
Masa Post: Apr-23-2024