Уводзіны ў структуру і прадукцыйнасцьЭлектрааптычны модулятар з тонкаплёнкавым ніабатам літыя
An электрааптычны мадулятарна аснове розных структур, даўжынь хваль і платформаў тонкаплёнкавага ніабата літыя, а таксама ўсебаковае параўнанне прадукцыйнасці розных тыпаўМадулятары EOM, а таксама аналіз даследаванняў і прымяненнятонкаплёнкавыя мадулятары ніабату літыяу іншых галінах.
1. Тонкаплёнкавы мадулятар ніабату літыя з нерэзанансным рэзанатарам
Гэты тып мадулятара заснаваны на выдатным электрааптычным эфекце крышталя ніабата літыя і з'яўляецца ключавой прыладай для дасягнення высакахуткаснай аптычнай сувязі на вялікія адлегласці. Існуюць тры асноўныя структуры:
1.1 Мадулятар MZI з электродам бегучай хвалі: гэта найбольш тыповая канструкцыя. Даследчая група Lon č ar у Гарвардскім універсітэце ўпершыню распрацавала высокапрадукцыйную версію ў 2018 годзе, з наступнымі ўдасканаленнямі, у тым ліку ёмістнай нагрузкай на аснове кварцавых падкладак (высокая прапускная здольнасць, але несумяшчальная з крэмніевымі) і сумяшчальнай з крэмніевымі падкладкамі на аснове поласці падкладкі, дасягнуўшы высокай прапускной здольнасці (>67 ГГц) і высокай хуткасці перадачы сігналу (напрыклад, 112 Гбіт/с PAM4).
1.2 Складны мадулятар MZI: Каб скараціць памер прылады і адаптавацца да кампактных модуляў, такіх як QSFP-DD, выкарыстоўваецца палярызацыйная апрацоўка, крыжаваны хвалявод або інвертаваныя мікраструктурныя электроды, каб скараціць даўжыню прылады ўдвая і дасягнуць прапускной здольнасці 60 ГГц.
1.3 Адзінарны/двухпалярызацыйны кагерэнтны артаганальны (IQ) мадулятар: выкарыстоўвае фармат мадуляцыі высокага парадку для павышэння хуткасці перадачы. Даследчая група Цай ва Універсітэце Сунь Ятсена стварыла першы аднапалярызацыйны IQ мадулятар на чыпе ў 2020 годзе. Двайны палярызацыйны IQ мадулятар, распрацаваны ў будучыні, мае лепшыя характарыстыкі, а версія на аснове кварцавай падкладкі ўстанавіла рэкорд хуткасці перадачы на адной даўжыні хвалі ў 1,96 Тбіт/с.
2. Тонкаплёнкавы мадулятар ніабату літыя рэзананснага тыпу
Для стварэння мадулятараў з ультрамалой і вялікай прапускной здольнасцю існуюць розныя структуры рэзанансных рэзанатараў:
2.1 Фатонны крышталь (ПК) і мікракальцавы мадулятар: даследчая група Ліна з Рочэстэрскага ўніверсітэта распрацавала першы высокапрадукцыйны фатонны крыштальавы мадулятар. Акрамя таго, былі прапанаваны мікракальцавыя мадулятары на аснове гетэрагеннай і гамагеннай інтэграцыі ніабата крэмнію і літыя, якія дасягаюць прапускной здольнасці ў некалькі ГГц.
2.2 Мадулятар рэзананснага рэзанатара з брэгаўскай рашоткай: у тым ліку рэзанатар Фабры-Перо (FP), хваляводная брэгаўская рашотка (WBG) і мадулятар павольнага святла (SL). Гэтыя структуры распрацаваны для балансавання памеру, тэхналагічных дапушчэнняў і прадукцыйнасці, напрыклад, мадулятар рэзананснага рэзанатара 2 × 2 FP дасягае звышвялікай прапускной здольнасці, якая перавышае 110 ГГц. Мадулятар павольнага святла на аснове звязанай брэгаўскай рашоткі пашырае дыяпазон рабочай прапускной здольнасці.
3. Гетэрагенны інтэграваны тонкаплёнкавы мадулятар ніабату літыя
Існуюць тры асноўныя метады інтэграцыі, якія дазваляюць спалучыць сумяшчальнасць CMOS-тэхналогіі на крэмніевых платформах з выдатнымі характарыстыкамі мадуляцыі ніабата літыя:
3.1Гетэрагенная інтэграцыя тыпу сувязі: шляхам непасрэднага злучэння з бензацыклабутэнам (BCB) або дыяксідам крэмнію тонкая плёнка ніабата літыя пераносіцца на крэмніевую або нітрыдную крэмніевую платформу, дасягаючы інтэграцыі на ўзроўні пласціны і стабільнай пры высокай тэмпературы. Мадулятар мае высокую прапускную здольнасць (>70 ГГц, нават перавышаючы 110 ГГц) і магчымасць перадачы сігналу з высокай хуткасцю.
3.2 Гетэрагенная інтэграцыя матэрыялу хвалявода пры нанясенні: нанясенне крэмнію або нітрыду крэмнію на тонкую плёнку ніабата літыя ў якасці хвалявода нагрузкі таксама дазваляе дасягнуць эфектыўнай электрааптычнай мадуляцыі.
3.3 Гетэрагенная інтэграцыя мікратрансфернага друку (μ TP): гэта тэхналогія, якая, як чакаецца, будзе выкарыстоўвацца для буйнамаштабнай вытворчасці, пры якой загадзя падрыхтаваныя функцыянальныя прылады пераносяцца на мэтавыя мікрасхемы з дапамогай высокадакладнага абсталявання, пазбягаючы складанай пасляапрацоўкі. Яна была паспяхова ўжытая на нітрыд-крэмніевых і крэмніевых платформах, дасягаючы прапускной здольнасці ў дзясяткі ГГц.
Карацей кажучы, у гэтым артыкуле сістэматычна апісаны тэхналагічны план развіцця электрааптычных мадулятараў на аснове тонкаплёнкавых платформаў ніабата літыя, пачынаючы ад распрацоўкі высокапрадукцыйных і шырокапалосных нерэзанансных структур з рэзанатарамі, даследавання мініяцюрных структур з рэзанатарамі і заканчваючы інтэграцыяй са сталымі фатоннымі платформамі на аснове крэмнію. Ён дэманструе велізарны патэнцыял і пастаянны прагрэс тонкаплёнкавых мадулятараў ніабата літыя ў пераадоленні недахопаў прадукцыйнасці традыцыйных мадулятараў і дасягненні высакахуткаснай аптычнай сувязі.
Час публікацыі: 31 сакавіка 2026 г.