Pambuka Struktur lan Kinerja sakaModulator Elektrooptik Lithium Niobate Film Tipis
An modulator elektro-optikadhedhasar struktur, dawa gelombang, lan platform sing beda-beda saka niobate lithium film tipis, lan perbandingan kinerja sing komprehensif saka macem-macem jinisModulator EOMuga analisis riset lan aplikasi sakaModulator lithium niobate film tipising bidang liyane.
1. Modulator film tipis lithium niobate rongga non-resonansi
Modulator jinis iki adhedhasar efek elektro-optik sing apik banget saka kristal lithium niobate lan minangka piranti kunci kanggo entuk komunikasi optik kanthi kecepatan dhuwur lan jarak adoh. Ana telung struktur utama:
1.1 Modulator MZI elektroda gelombang lelungan: Iki minangka desain sing paling khas. Klompok riset Lon č ar ing Universitas Harvard pisanan entuk versi kinerja dhuwur ing taun 2018, kanthi perbaikan sabanjure kalebu pemuatan kapasitif adhedhasar substrat kuarsa (bandwidth dhuwur nanging ora kompatibel karo basis silikon) lan kompatibel berbasis silikon adhedhasar pengosongan substrat, entuk bandwidth dhuwur (>67 GHz) lan transmisi sinyal kecepatan dhuwur (kayata 112 Gbit/s PAM4).
1.2 Modulator MZI lipat: Kanggo nyepetake ukuran piranti lan adaptasi karo modul kompak kayata QSFP-DD, elektroda perawatan polarisasi, pandu gelombang silang utawa struktur mikro terbalik digunakake kanggo nyuda dawa piranti setengah lan entuk bandwidth 60 GHz.
1.3 Modulator Ortogonal Koheren (IQ) Polarisasi Tunggal/Ganda: Nggunakake format modulasi tingkat dhuwur kanggo ningkatake kecepatan transmisi. Kelompok riset Cai ing Universitas Sun Yat sen nggayuh modulator IQ polarisasi tunggal on-chip pertama ing taun 2020. Modulator IQ polarisasi ganda sing dikembangake ing mangsa ngarep nduweni kinerja sing luwih apik, lan versi sing adhedhasar substrat kuarsa wis nyetel rekor kecepatan transmisi dawa gelombang tunggal 1,96 Tbit/s.
2. Modulator litium niobate film tipis jinis rongga resonansi
Kanggo entuk modulator bandwidth ultra cilik lan gedhe, ana macem-macem struktur rongga resonansi sing kasedhiya:
2.1 Modulator kristal fotonik (PC) lan cincin mikro: Kelompok riset Lin ing Universitas Rochester wis ngembangake modulator kristal fotonik kinerja dhuwur pisanan. Kajaba iku, modulator cincin mikro adhedhasar integrasi heterogen silikon lithium niobate lan integrasi homogen uga wis diusulake, sing entuk bandwidth sawetara GHz.
2.2 Modulator rongga resonansi grating Bragg: kalebu rongga Fabry Perot (FP), grating Bragg waveguide (WBG), lan modulator cahya alon (SL). Struktur iki dirancang kanggo ngimbangi ukuran, toleransi proses, lan kinerja, contone, modulator rongga resonansi FP 2 × 2 entuk bandwidth ultra gedhe ngluwihi 110 GHz. Modulator cahya alon adhedhasar grating Bragg sing digandeng ngembangake rentang bandwidth kerja.
3. Modulator niobate litium film tipis terintegrasi heterogen
Ana telung cara integrasi utama kanggo nggabungake kompatibilitas teknologi CMOS ing platform berbasis silikon karo kinerja modulasi lithium niobate sing apik banget:
3.1 Integrasi heterogen jinis ikatan: Kanthi ikatan langsung karo benzosiklobutena (BCB) utawa silikon dioksida, niobate lithium film tipis ditransfer menyang platform silikon utawa silikon nitrida, entuk tingkat wafer, integrasi stabil suhu dhuwur. Modulator kasebut nuduhake bandwidth dhuwur (>70 GHz, malah ngluwihi 110 GHz) lan kemampuan transmisi sinyal kecepatan dhuwur.
3.2 Integrasi heterogen bahan pandu gelombang pengendapan: pengendapan silikon utawa silikon nitrida ing niobate litium film tipis minangka pandu gelombang beban uga entuk modulasi elektro-optik sing efisien.
3.3 Integrasi heterogen pencetakan transfer mikro (μ TP): Iki minangka teknologi sing diarepake bakal digunakake kanggo produksi skala gedhe, sing nransfer piranti fungsional prefabrikasi menyang chip target liwat peralatan presisi tinggi, ngindhari pasca-pemrosesan sing rumit. Iki wis kasil diterapake ing silikon nitrida lan platform berbasis silikon, entuk bandwidth puluhan GHz.
Ringkesane, artikel iki kanthi sistematis njlentrehake peta dalan teknologi modulator elektro-optik adhedhasar platform lithium niobate film tipis, wiwit saka nggayuh struktur rongga non-resonansi kanthi kinerja dhuwur lan bandwidth gedhe, njelajah struktur rongga resonansi miniatur, lan integrasi karo platform fotonik berbasis silikon sing diwasa. Iki nduduhake potensi gedhe lan kemajuan terus-terusan modulator lithium niobate film tipis kanggo ngatasi hambatan kinerja modulator tradisional lan entuk komunikasi optik kecepatan tinggi.
Wektu kiriman: 31 Maret 2026