Висока линейностелектрооптичен модулатори микровълново приложение за фототон
С нарастващите изисквания на комуникационните системи, за да се подобри по -нататъшното подобряване на ефективността на предаването на сигналите, хората ще слеят фотони и електрони, за да постигнат допълнителни предимства и ще се раждат микровълнови фотоника. Електро-оптичният модулатор е необходим за превръщането на електричество в светлиМикровълнови фотонни системии тази ключова стъпка обикновено определя работата на цялата система. Тъйелектрооптични модулаториимат присъща нелинейност, има сериозно изкривяване на сигнала в процеса на преобразуване. За да се постигне приблизителна линейна модулация, работната точка на модулатора обикновено се фиксира в ортогоналната точка на отклонение, но все още не може да отговори на изискванията на микровълновата фотонна връзка за линейността на модулатора. Спешно са необходими електрооптични модулатори с висока линейност.
Високоскоростната модулация на коефициента на пречупване на силициеви материали обикновено се постига чрез ефекта на плазмената дисперсия на свободния носител (FCD). Както FCD ефектът, така и модулирането на PN възел са нелинейни, което прави силиконовия модулатор по -малко линеен от литиевия ниобат модулатор. Литиеви ниобат материали показват отличниелектрооптична модулациясвойства поради ефекта им на пукер. В същото време литийът Niobate материал има предимствата на голямата честотна лента, характеристиките на добрата модулация, ниската загуба, лесната интеграция и съвместимостта с полупроводниковия процес, използването на тънък филмов литий ниобат за създаване на високоефективен електрооптичен модулатор, сравнен със силиций, почти няма „къса плоча“, но и за постигане на висока линейност. Liny Film Lithium niobate (LNOI) Електрооптичният модулатор на изолатора се превърна в обещаваща посока на развитие. С развитието на технологията за подготовка на литий от тънък филмов Niobate и технологията за ецване на вълноводни ецки, високата ефективност на конверсия и по-високата интеграция на тънък филмов литий Niobate електрооптичен модулатор се превърна в областта на международната академична и индустрия.
Характеристики на тънкия филмов литиев niobate
В Съединените щати планирането на DAP AR направи следната оценка на литиевите ниобатни материали: Ако центърът на електронната революция е кръстен на силициевия материал, който го прави възможно, тогава родното място на фотониката революцията вероятно ще бъде кръстена на литиев niobate. Това е така, защото литиевият ниобат интегрира електрооптичния ефект, акустрооптичния ефект, пиезоелектричният ефект, термоелектрическия ефект и фоторефрактивният ефект в един, точно като силициеви материали в областта на оптиката.
По отношение на характеристиките на оптичното предаване, INP материалът има най-голямата загуба на предаване на чип поради абсорбцията на светлината в често използваната 1550 nm лента. SiO2 и силициевият нитрид имат най -добри характеристики на предаване и загубата може да достигне нивото от ~ 0,01db/cm; Понастоящем загубата на вълноводни вълнообразни вълноводни вълнообразни вълнообразни вълновода може да достигне нивото от 0,03 dB/cm, а загубата на тънък филмов литиев ниобат вълновода има потенциал да бъде допълнително намален с непрекъснатото подобряване на технологичното ниво в бъдеще. Следователно, тънкият филмов литиев Niobate материал ще покаже добра производителност за пасивни светлинни структури като фотосинтетичен път, шунт и микроринг.
По отношение на генерирането на светлина само INP има способността да излъчва светлината директно; Следователно, за прилагането на микровълнови фотони е необходимо да се въведе INP базиран източник на светлина върху фотонния интегриран чип на базата на LNOI чрез начина на заваряване на заваряване или епитаксиален растеж. По отношение на светлинната модулация, той е подчертан по-горе, че литийът на тънките филми Niobate е по-лесен за постигане на по-голяма честотна лента на модулация, по-ниско напрежение на половин вълна и по-ниска загуба на предаване, отколкото INP и SI. Освен това, високата линейност на електрооптичната модулация на литийните ниобатни материали от тънък филм е от съществено значение за всички приложения за микровълнови фотони.
По отношение на оптичното маршрутизиране, високоскоростният електрооптичен отговор на тънък филмов литиев niobate материал прави оптичния превключвател на базата на LNOI, способен на високоскоростно оптично превключване на маршрутизиране, а консумацията на енергия от такова високоскоростно превключване също е много ниска. За типичното прилагане на интегрирана микровълнова фотонова технология, оптично контролираният чип за формиране на лъчи има способността на високоскоростното превключване да отговори на нуждите на бързо сканиране на гредата, а характеристиките на ултра ниска консумация на енергия са добре адаптирани към строгите изисквания на мащабната фазирана система за масиви. Въпреки че оптичният превключвател, базиран на INP, също може да реализира високоскоростно превключване на оптичния път, той ще въведе голям шум, особено когато многостепенният оптичен превключвател е каскаден, коефициентът на шума ще бъде сериозно влошен. Силициевите, SiO2 и силициевите нитридни материали могат да превключват само оптични пътеки през термооптичния ефект или дисперсионния ефект на носителя, който има недостатъци на високата консумация на енергия и бавната скорост на превключване. Когато размерът на масива на поетапния масив е голям, той не може да отговори на изискванията за консумация на енергия.
По отношение на оптичното усилване,Оптичен усилвател на полупроводник (SOA) Въз основа на InP е зрял за търговска употреба, но има недостатъци на коефициента на висок шум и ниската мощност на насищането, което не е благоприятно за прилагането на микровълнови фотони. Процесът на параметрична амплификация на литиев вълновода на тънкословния ниобат въз основа на периодично активиране и инверсия може да постигне ниско време и високо мощност на оптично усилване на чипа, което може да отговаря на изискванията на интегрираната микровълнова технология за оптично усилване на чип.
По отношение на откриването на светлината, литийът NioBate с тънък филм има добри характеристики на предаване на светлината в обхвата на 1550 nm. Функцията на фотоелектричното преобразуване не може да бъде реализирана, така че за приложения за микровълново фотон, за да се отговори на нуждите на фотоелектричното преобразуване на чипа. INGAAS или GE-Si откриват единици трябва да бъдат въведени на фотонни интегрирани чипове на базата на LNOI чрез заваряване на заваряване или епитаксиален растеж. По отношение на свързването с оптичното влакно, тъй като самото оптично влакно е SiO2 материал, полето на режим на SiO2 има най -висока степен на съвпадение с полето на режим на оптично влакно, а свързването е най -удобно. Диаметърът на полето на режим на силно ограничения вълноводни вълноводни вълнообразни литиев ниобат е около 1 μm, което е доста различно от полето на режим на оптично влакно, така че трябва да се извърши правилното преобразуване на точковото място, за да съответства на полето на режим на оптично влакно.
По отношение на интеграцията дали различните материали имат висок потенциал за интеграция, зависи главно от радиуса на огъване на вълновода (засегнат от ограничаването на полето на вълноводни режим). Силно ограниченият вълновод позволява по -малък радиус на огъване, което е по -благоприятно за реализирането на високата интеграция. Следователно, тънките филмови литиеви вълновода имат потенциал да постигнат висока интеграция. Следователно, появата на тънък филм Lithium niobate дава възможност на литиевия ниобат материал наистина да играе ролята на оптичния „силиций“. За прилагането на микровълнови фотони предимствата на тънките филмови литиеви ниобат са по -очевидни.
Време за публикация: април-23-2024