Напредъкът на изследванията натънък филм литиево-ниобатен електрооптичен модулатор
Електрооптичният модулатор е основното устройство на оптичната комуникационна система и микровълновата фотонна система. Той регулира разпространението на светлината в свободното пространство или оптичния вълновод, като променя коефициента на пречупване на материала, причинен от приложеното електрическо поле. Традиционният литиев ниобат...електрооптичен модулаторИзползва насипен литиево-ниобатен материал като електрооптичен материал. Монокристалният литиево-ниобатен материал е локално легиран, за да образува вълновод чрез дифузия на титан или процес на протонен обмен. Разликата в коефициента на пречупване между основния слой и обвивния слой е много малка и вълноводът има слаба способност за свързване със светлинното поле. Общата дължина на пакетирания електрооптичен модулатор обикновено е 5~10 см.
Технологията „литиев ниобат върху изолатор“ (LNOI) предоставя ефективен начин за решаване на проблема с големия размер на електрооптичния модулатор на литиев ниобат. Разликата в коефициента на пречупване между основния слой на вълновода и обвивния слой е до 0,7, което значително подобрява способността за свързване на оптичните модове и ефекта на електрооптичната регулация на вълновода и се е превърнало в гореща точка за изследвания в областта на електрооптичния модулатор.
Благодарение на напредъка на микрообработващите технологии, разработването на електрооптични модулатори, базирани на LNOI платформа, отбеляза бърз напредък, показвайки тенденция към по-компактни размери и непрекъснато подобряване на производителността. Според използваната структура на вълновода, типичните тънкослойни литиево-ниобатни електрооптични модулатори са директно гравирани вълноводни електрооптични модулатори, заредени хибридни...вълноводни модулатории хибридни силициеви интегрирани вълноводни електрооптични модулатори.
В момента, подобряването на процеса на сухо ецване значително намалява загубите на тънкослойния литиево-ниобатен вълновод, методът на зареждане с ръб решава проблема с високата трудност на процеса на ецване и е реализиран електрооптичен модулатор на литиево-ниобат с напрежение по-малко от 1 V полувълна, а комбинацията със зрялата SOI технология отговаря на тенденцията за фотонно-електронно хибридно интегриране. Технологията на тънкослойния литиево-ниобат има предимства при реализирането на интегриран електрооптичен модулатор на чип с ниски загуби, малък размер и широка честотна лента. Теоретично се прогнозира, че 3 мм тънкослойният литиево-ниобатен двутактов метод...M⁃Z модулатори3dB електрооптичната честотна лента може да достигне до 400 GHz, а честотната лента на експериментално приготвения тънкослоен литиево-ниобатен модулатор е съобщена, че е малко над 100 GHz, което все още е далеч от теоретичната горна граница. Подобрението, постигнато чрез оптимизиране на основните структурни параметри, е ограничено. В бъдеще, от гледна точка на изследването на нови механизми и структури, като например проектиране на стандартен копланарен вълноводен електрод като сегментиран микровълнов електрод, производителността на модулатора може да бъде допълнително подобрена.
Освен това, реализацията на интегрирано пакетиране на модулаторни чипове и хетерогенната интеграция на чипа с лазери, детектори и други устройства е едновременно възможност и предизвикателство за бъдещото развитие на тънкослойни литиево-ниобатни модулатори. Тънкослойният електрооптичен модулатор на литиево-ниобат ще играе по-важна роля в микровълновите фотони, оптичната комуникация и други области.
Време на публикуване: 07 април 2025 г.