Едно от най-важните свойства на оптичния модулатор е неговата скорост на модулация или честотна лента, която трябва да бъде поне толкова бърза, колкото наличната електроника. Транзисторите с транзитни честоти доста над 100 GHz вече са демонстрирани в 90 nm силициева технология и скоростта ще се увеличи допълнително, тъй като минималният размер на характеристиката е намален [1]. Обаче честотната лента на съвременните модулатори, базирани на силиций, е ограничена. Силицият не притежава χ(2)-нелинейност поради своята центро-симетрична кристална структура. Използването на напрегнат силиций вече доведе до интересни резултати [2], но нелинейностите все още не позволяват практически устройства. Следователно най-съвременните силициеви фотонни модулатори все още разчитат на дисперсия на свободни носители в pn или щифтови преходи [3–5]. Показано е, че предубедените преходи показват продукт на дължината на напрежението толкова нисък, колкото VπL = 0,36 V mm, но скоростта на модулация е ограничена от динамиката на малцинствените носители. Все пак скорости на данни от 10 Gbit/s са генерирани с помощта на предварително подчертаване на електрическия сигнал [4]. Използвайки вместо това кръстовища с обратно отклонение, честотната лента е увеличена до около 30 GHz [5,6], но произведението на дължината на напрежението се е повишило до VπL = 40 V mm. За съжаление, такива фазови модулатори с плазмен ефект произвеждат и нежелана модулация на интензитета [7] и те реагират нелинейно на приложеното напрежение. Усъвършенстваните модулационни формати като QAM обаче изискват линеен отговор и чиста фазова модулация, което прави използването на електрооптичния ефект (ефект на Pockels [8]) особено желателно.
2. SOH подход
Наскоро беше предложен силициево-органичният хибриден (SOH) подход [9–12]. Пример за SOH модулатор е показан на фиг. 1 (а). Състои се от слот вълновод, насочващ оптичното поле, и две силиконови ленти, които електрически свързват оптичния вълновод с металните електроди. Електродите са разположени извън оптичното модално поле, за да се избегнат оптичните загуби [13], фиг. 1(b). Устройството е покрито с електрооптичен органичен материал, който равномерно запълва слота. Модулиращото напрежение се носи от металния електрически вълновод и пада през слота благодарение на проводимите силиконови ленти. Полученото електрическо поле след това променя индекса на пречупване в процепа чрез ултра-бързия електрооптичен ефект. Тъй като процепът има ширина от порядъка на 100 nm, няколко волта са достатъчни, за да генерират много силни модулиращи полета, които са от порядъка на големината на диелектричната якост на повечето материали. Структурата има висока модулационна ефективност, тъй като както модулиращото, така и оптичните полета са концентрирани вътре в слота, фиг. 1(b) [14]. Наистина, първите реализации на SOH модулатори с работа под напрежение [11] вече бяха показани и беше демонстрирана синусоидална модулация до 40 GHz [15,16]. Въпреки това, предизвикателството при изграждането на нисковолтови високоскоростни SOH модулатори е да се създаде високопроводима свързваща лента. В еквивалентна схема слотът може да бъде представен от кондензатор C, а проводимите ленти от резистори R, Фиг. 1 (b). Съответната времева константа RC определя честотната лента на устройството [10,14,17,18]. За да се намали съпротивлението R, беше предложено легиране на силициевите ленти [10,14]. Докато допингът увеличава проводимостта на силициевите ленти (и следователно увеличава оптичните загуби), човек плаща допълнително наказание за загуба, тъй като подвижността на електроните е нарушена от разсейване на примеси [10,14,19]. Освен това, най-новите опити за производство показаха неочаквано ниска проводимост.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., разположена в китайската „Силиконова долина“ – Beijing Zhongguancun, е високотехнологично предприятие, посветено на обслужването на местни и чуждестранни изследователски институции, изследователски институти, университети и персонал за научни изследвания в предприятията. Нашата компания се занимава основно с независими изследвания и разработки, проектиране, производство, продажби на оптоелектронни продукти и предоставя иновативни решения и професионални, персонализирани услуги за научни изследователи и индустриални инженери. След години на независими иновации, тя формира богата и перфектна серия от фотоелектрически продукти, които се използват широко в общинската, военната, транспортната, електрическата, финансовата, образователната, медицинската и други индустрии.
Очакваме сътрудничество с вас!
Време на публикуване: 29 март 2023 г