Linearitas dhuwurmodulator elektro-optiklan aplikasi foton gelombang mikro
Kanthi syarat sistem komunikasi sing saya tambah, supaya bisa nambah efisiensi transmisi sinyal, wong bakal nggabungake foton lan elektron kanggo entuk kaluwihan pelengkap, lan fotonik gelombang mikro bakal lair. Modulator elektro-optik dibutuhake kanggo konversi listrik dadi cahyasistem fotonik gelombang mikro, lan langkah kunci iki biasane nemtokake kinerja kabeh sistem. Wiwit konversi sinyal frekuensi radio menyang domain optik minangka proses sinyal analog, lan biasamodulator elektro-optikduwe nonlinearity gawan, ana distorsi sinyal serius ing proses konversi. Kanggo entuk modulasi linear kira-kira, titik operasi modulator biasane tetep ing titik bias ortogonal, nanging isih ora bisa nyukupi syarat link foton gelombang mikro kanggo linearitas modulator. Modulator elektro-optik kanthi linearitas dhuwur dibutuhake kanthi cepet.
Modulasi indeks bias kacepetan dhuwur saka bahan silikon biasane digayuh kanthi efek dispersi plasma operator gratis (FCD). Efek FCD lan modulasi persimpangan PN ora linier, sing ndadekake modulator silikon kurang linear tinimbang modulator lithium niobate. Lithium niobate bahan nuduhake bangetmodulasi elektro-optikproperti amarga efek Pucker. Ing wektu sing padha, materi lithium niobate nduweni kaluwihan bandwidth gedhe, karakteristik modulasi sing apik, mundhut kurang, integrasi gampang lan kompatibilitas karo proses semikonduktor, panggunaan film tipis lithium niobate kanggo nggawe modulator elektro-optik kinerja dhuwur, dibandhingake karo silikon. meh ora "piring cendhak", nanging uga kanggo entuk linearity dhuwur. Modulator elektro-optik film tipis lithium niobate (LNOI) ing insulator wis dadi arah pangembangan sing janjeni. Kanthi pangembangan teknologi persiapan materi lithium niobate film tipis lan teknologi etsa waveguide, efisiensi konversi sing dhuwur lan integrasi modulator elektro-optik lithium film tipis lan niobate wis dadi bidang akademisi lan industri internasional.
Karakteristik film tipis lithium niobate
Ing Amerika Serikat, perencanaan DAP AR wis nggawe evaluasi ing ngisor iki babagan bahan lithium niobate: yen pusat revolusi elektronik dijenengi miturut bahan silikon sing bisa ditindakake, mula papan kelairan revolusi fotonik kemungkinan dijenengi miturut lithium niobate. . Iki amarga lithium niobate nggabungake efek elektro-optik, efek akusto-optik, efek piezoelektrik, efek termoelektrik lan efek fotorefraktif ing siji, kaya bahan silikon ing bidang optik.
Ing babagan karakteristik transmisi optik, materi InP nduweni kerugian transmisi on-chip paling gedhe amarga panyerepan cahya ing pita 1550nm sing umum digunakake. SiO2 lan silikon nitride nduweni karakteristik transmisi paling apik, lan mundhut bisa tekan tingkat ~ 0.01dB / cm; Saiki, mundhut waveguide film tipis lithium niobate waveguide bisa tekan tingkat 0.03dB / cm, lan mundhut saka film tipis lithium niobate waveguide duweni potensi kanggo luwih suda karo dandan terus-terusan saka tingkat teknologi ing. mangsa. Mulane, materi lithium niobate film tipis bakal nuduhake kinerja apik kanggo struktur cahya pasif kayata path fotosintetik, shunt lan microring.
Ing babagan generasi cahya, mung InP sing nduweni kemampuan kanggo ngetokake cahya langsung; Mulane, kanggo aplikasi foton gelombang mikro, perlu kanggo ngenalake sumber cahya adhedhasar InP ing chip terpadu fotonik berbasis LNOI kanthi cara backloading welding utawa pertumbuhan epitaxial. Ing babagan modulasi cahya, wis ditekanake ing ndhuwur manawa materi lithium niobate film tipis luwih gampang entuk bandwidth modulasi sing luwih gedhe, voltase setengah gelombang sing luwih murah lan mundhut transmisi sing luwih murah tinimbang InP lan Si. Kajaba iku, linearitas dhuwur modulasi elektro-optik bahan lithium niobate film tipis penting kanggo kabeh aplikasi foton gelombang mikro.
Ing babagan nuntun optik, respon elektro-optik kacepetan dhuwur saka materi lithium niobate film tipis ndadekake switch optik adhedhasar LNOI bisa ngoper nuntun optik kanthi kacepetan dhuwur, lan konsumsi daya saka ngalih kacepetan dhuwur kasebut uga kurang. Kanggo aplikasi khas teknologi foton gelombang mikro terpadu, chip beamforming sing dikontrol kanthi optik nduweni kemampuan ngoper kanthi kacepetan dhuwur kanggo nyukupi kabutuhan pemindaian sinar cepet, lan karakteristik konsumsi daya ultra-rendah uga dicocogake karo syarat sing ketat. - sistem array fase skala. Senajan ngalih optik adhedhasar InP uga bisa éling-kacepetan dhuwur ngoper path optik, iku bakal introduce gangguan gedhe, utamané nalika ngalih optik multilevel cascaded, koefisien gangguan bakal akeh rusak. Bahan silikon, SiO2 lan silikon nitrida mung bisa ngoper jalur optik liwat efek termo-optik utawa efek dispersi operator, sing nduweni kekurangan konsumsi daya dhuwur lan kacepetan ngalih alon. Nalika ukuran Uploaded Uploaded phase gedhe, iku ora bisa nyukupi syarat konsumsi daya.
Ing babagan amplifikasi optik, ingamplifier optik semikonduktor (SOA) adhedhasar InP wis diwasa kanggo panggunaan komersial, nanging nduweni kekurangan koefisien swara dhuwur lan daya output jenuh sing kurang, sing ora cocog kanggo aplikasi foton gelombang mikro. Proses amplifikasi parametrik saka pandu gelombang lithium niobate film tipis adhedhasar aktivasi lan inversi périodik bisa entuk gangguan sing sithik lan amplifikasi optik on-chip sing dhuwur, sing bisa nyukupi syarat teknologi foton gelombang mikro terpadu kanggo amplifikasi optik on-chip.
Ing babagan deteksi cahya, film tipis lithium niobate nduweni karakteristik transmisi sing apik kanggo cahya ing pita 1550 nm. Fungsi konversi fotolistrik ora bisa diwujudake, mula kanggo aplikasi foton gelombang mikro, supaya bisa nyukupi kabutuhan konversi fotolistrik ing chip kasebut. Unit deteksi InGaAs utawa Ge-Si kudu dienalake ing chip terpadu fotonik berbasis LNOI kanthi backloading welding utawa pertumbuhan epitaxial. Ing babagan kopling karo serat optik, amarga serat optik dhewe minangka materi SiO2, lapangan mode SiO2 waveguide nduweni gelar sing paling cocog karo bidang mode serat optik, lan kopling sing paling trep. Ing diameteripun lapangan mode saka waveguide banget diwatesi saka film tipis lithium niobate kira 1μm, kang cukup beda saka lapangan mode serat optik, supaya tepat mode titik transformasi kudu digawa metu kanggo cocog lapangan mode serat optik.
Ing syarat-syarat integrasi, apa macem-macem bahan duwe potensial integrasi dhuwur gumantung utamané ing radius mlengkung saka waveguide (dipengaruhi dening watesan saka lapangan mode waveguide). Waveguide banget diwatesi ngidini radius mlengkung cilik, kang luwih kondusif kanggo realisasi integrasi dhuwur. Mulane, pandu gelombang lithium niobate film tipis duweni potensi kanggo entuk integrasi sing dhuwur. Mulane, katon film tipis lithium niobate ndadekake materi lithium niobate pancene muter peran optik "silikon". Kanggo aplikasi foton gelombang mikro, kaluwihan film tipis lithium niobate luwih jelas.
Wektu kirim: Apr-23-2024