Высокая лінейнасцьэлектрааптычны мадулятарі прымяненне мікрахвалевага фатона
З ростам патрабаванняў да сістэм сувязі, каб яшчэ больш палепшыць эфектыўнасць перадачы сігналаў, людзі будуць аб'ядноўваць фатоны і электроны для дасягнення дадатковых пераваг, і народзіцца мікрахвалевая фатоніка.Электрааптычны модулятор неабходны для пераўтварэння электрычнасці ў святломікрахвалевыя фатонныя сістэмы, і гэты ключавы этап звычайна вызначае прадукцыйнасць усёй сістэмы.Так як пераўтварэнне радыёчастотнага сігналу ў аптычную вобласць з'яўляецца працэсам аналагавага сігналу, і звычайныэлектрааптычныя мадулятарымаюць уласцівую нелінейнасць, ёсць сур'ёзныя скажэнні сігналу ў працэсе пераўтварэння.Каб дасягнуць прыблізнай лінейнай мадуляцыі, рабочая кропка мадулятара звычайна фіксуецца ў кропцы артаганальнага зрушэння, але яна ўсё яшчэ не можа адпавядаць патрабаванням мікрахвалевай фатоннай сувязі для лінейнасці мадулятара.Тэрмінова патрэбны электрааптычныя мадулятары з высокай лінейнасцю.
Высакахуткасная мадуляцыя паказчыка праламлення крэмніевых матэрыялаў звычайна дасягаецца з дапамогай эфекту плазменнай дысперсіі свабодных носьбітаў (FCD).І эфект FCD, і мадуляцыя PN-пераходу нелінейныя, што робіць крэмніевы мадулятар менш лінейным, чым мадулятар ніябату літыя.Ніябат літыя матэрыялы дэманструюць выдатныяэлектрааптычная мадуляцыяўласцівасцямі дзякуючы іх эфекту Пукера.У той жа час матэрыял ніябату літыя мае такія перавагі, як шырокая прапускная здольнасць, добрыя характарыстыкі мадуляцыі, нізкія страты, лёгкая інтэграцыя і сумяшчальнасць з паўправадніковым працэсам, выкарыстанне тонкаплёнкавага ніябату літыя для вырабу высокапрадукцыйнага электрааптычнага мадулятара ў параўнанні з крэмніем амаль не «кароткай пласціны», але і для дасягнення высокай лінейнасці.Перспектыўным напрамкам развіцця стаў тонкаплёнкавы электрааптычны мадулятар на ізалятары ніябату літыя (LNOI).З развіццём тэхналогіі падрыхтоўкі матэрыялаў з тонкаплёнкавага ніябату літыя і тэхналогіі хваляводнага тручэння высокая эфектыўнасць пераўтварэння і больш высокая інтэграцыя электрааптычнага мадулятара з тонкай плёнкі ніябату літыя сталі полем міжнароднай акадэміі і прамысловасці.
Характарыстыкі тонкаплёнкавага ніябату літыя
У Злучаных Штатах планаванне DAP AR зрабіла наступную ацэнку матэрыялаў з ніябату літыя: калі цэнтр электроннай рэвалюцыі названы ў гонар крамянёвага матэрыялу, які робіць яе магчымай, то месца нараджэння фатоннай рэвалюцыі, верагодна, будзе названа ў гонар ніябата літыя .Гэта адбываецца таму, што ніябат літыя аб'ядноўвае электрааптычны эфект, акустааптычны эфект, п'езаэлектрычны эфект, тэрмаэлектрычны эфект і фотарэфракцыйны эфект у адно цэлае, гэтак жа, як крэмніевыя матэрыялы ў галіне оптыкі.
З пункту гледжання характарыстык аптычнай перадачы, матэрыял InP мае самыя вялікія страты перадачы на чыпе з-за паглынання святла ў звычайна выкарыстоўваным дыяпазоне 1550 нм.SiO2 і нітрыд крэмнія маюць найлепшыя характарыстыкі перадачы, а страты могуць дасягаць ўзроўню ~ 0,01 дБ/см;У цяперашні час страты ў хваляводы тонкаплёнкавага ніябату літыя могуць дасягаць узроўню 0,03 дБ/см, а страты ў хваляводы з тонкаплёнкавага ніябату літыя могуць яшчэ больш знізіцца пры бесперапынным удасканаленні тэхналагічнага ўзроўню ў будучыню.Такім чынам, тонкаплёнкавы матэрыял з ніябату літыя пакажа добрую прадукцыйнасць для пасіўных светлавых структур, такіх як фотасінтэтычны шлях, шунт і мікракальцо.
З пункту гледжання генерацыі святла, толькі InP мае магчымасць выпраменьваць святло непасрэдна;Такім чынам, для прымянення мікрахвалевых фатонаў неабходна ўвесці крыніцу святла на аснове InP на фатонным інтэграваным чыпе на аснове LNOI шляхам зваркі з зваротнай загрузкай або эпітаксіяльнага росту.Што тычыцца мадуляцыі святла, вышэй было падкрэслена, што з тонкаплёнкавага матэрыялу ніябату літыя лягчэй дасягнуць большай шырыні паласы мадуляцыі, больш нізкага напружання паўхвалі і меншых страт перадачы, чым у InP і Si.Больш за тое, высокая лінейнасць электрааптычнай мадуляцыі тонкаплёнкавых матэрыялаў з ніябату літыя важная для ўсіх прымянення мікрахвалевых фатонаў.
З пункту гледжання аптычнай маршрутызацыі, высокахуткасная электрааптычная рэакцыя тонкаплёнкавага матэрыялу ніябату літыя робіць аптычны камутатар на аснове LNOI здольным да высакахуткаснай камутацыі аптычнай маршрутызацыі, і энергаспажыванне такой высакахуткаснай камутацыі таксама вельмі нізкае.Для тыповага прымянення інтэграванай мікрахвалевай фатоннай тэхналогіі чып фармавання прамяня з аптычным кіраваннем мае магчымасць высакахуткаснага пераключэння, каб задаволіць патрэбы хуткага сканавання прамяня, а характарыстыкі звышнізкага энергаспажывання добра адаптаваны да строгіх патрабаванняў буйных -маштабная сістэма з фазаванай кратамі.Нягледзячы на тое, што аптычны перамыкач на аснове InP можа таксама рэалізаваць высакахуткаснае пераключэнне аптычных шляхоў, гэта прывядзе да моцнага шуму, асабліва калі шматузроўневы аптычны перамыкач каскадны, каэфіцыент шуму сур'ёзна пагоршыцца.Крэмній, SiO2 і нітрыд крэмнію могуць перамыкаць аптычныя шляхі толькі праз тэрмааптычны эфект або эфект дысперсіі носьбіта, які мае недахопы ў высокім энергаспажыванні і нізкай хуткасці пераключэння.Калі памер масіва фазаванай краты вялікі, ён не можа адпавядаць патрабаванням спажывання энергіі.
Што тычыцца аптычнага ўзмацнення, топаўправадніковы аптычны ўзмацняльнік (SOA), заснаваны на InP, быў распрацаваны для камерцыйнага выкарыстання, але ён мае недахопы, такія як высокі каэфіцыент шуму і нізкая выхадная магутнасць насычэння, што не спрыяе прымяненню мікрахвалевых фатонаў.Працэс параметрычнага ўзмацнення тонкаплёнкавага хвалявода з ніябату літыя, заснаваны на перыядычнай актывацыі і інверсіі, дазваляе дасягнуць аптычнага ўзмацнення на чыпе з нізкім узроўнем шуму і высокай магутнасцю, што цалкам адпавядае патрабаванням інтэграванай мікрахвалевай фатоннай тэхналогіі для аптычнага ўзмацнення на чыпе.
Што тычыцца выяўлення святла, тонкаплёнкавы ніябат літыя мае добрыя характарыстыкі прапускання святла ў дыяпазоне 1550 нм.Функцыя фотаэлектрычнага пераўтварэння не можа быць рэалізавана, таму для прымянення мікрахвалевых фатонаў, каб задаволіць патрэбы фотаэлектрычнага пераўтварэння на чыпе.Блокі выяўлення InGaAs або Ge-Si павінны быць уведзены ў фатонныя інтэграваныя чыпы на аснове LNOI шляхам зваркі з зваротнай загрузкай або эпітаксійнага росту.З пункту гледжання спалучэння з аптычным валакном, паколькі само аптычнае валакно з'яўляецца матэрыялам SiO2, поле моды хвалявода SiO2 мае найбольшую ступень супадзення з полем мод аптычнага валакна, і гэта злучэнне найбольш зручнае.Дыяметр поля моды моцна абмежаванага хвалявода тонкаплёнкавага ніябату літыя складае каля 1 мкм, што значна адрозніваецца ад поля моды аптычнага валакна, таму неабходна правесці належнае плямавае пераўтварэнне моды, каб адпавядаць полю моды аптычнага валакна.
З пункту гледжання інтэграцыі, тое, ці валодаюць розныя матэрыялы высокім патэнцыялам інтэграцыі, залежыць галоўным чынам ад радыусу выгібу хвалявода (на які ўплывае абмежаванне поля хваляводнай моды).Моцна абмежаваны хвалявод дазваляе меншы радыус выгібу, што больш спрыяе рэалізацыі высокай інтэграцыі.Такім чынам, тонкаплёнкавыя хваляводы з ніябату літыя маюць патэнцыял для дасягнення высокай інтэграцыі.Такім чынам, з'яўленне тонкай плёнкі ніябату літыя дазваляе матэрыялу ніябату літыя сапраўды гуляць ролю аптычнага «крэмнія».Для прымянення мікрахвалевых фатонаў перавагі тонкаплёнкавага ніябату літыя больш відавочныя.
Час публікацыі: 23 красавіка 2024 г