Өндөр шугаман байдалцахилгаан оптик модуляторболон богино долгионы фотоны хэрэглээ
Харилцаа холбооны системд тавигдах шаардлага улам бүр нэмэгдэж байгаа тул дохионы дамжуулалтын үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд хүмүүс нэмэлт давуу талыг олж авахын тулд фотон ба электронуудыг нэгтгэж, богино долгионы фотоник үүсэх болно. Цахилгаан-оптик модулятор нь цахилгааныг гэрэл болгон хувиргахад шаардлагатайбогино долгионы фотоник систем, мөн энэ гол алхам нь ихэвчлэн бүхэл системийн гүйцэтгэлийг тодорхойлдог. Радио давтамжийн дохиог оптик домэйн болгон хувиргах нь аналог дохионы процесс бөгөөд ердийн зүйл юмцахилгаан оптик модуляторуудшугаман бус шинж чанартай, хувиргах явцад дохионы ноцтой гажуудал байдаг. Ойролцоогоор шугаман модуляцийг бий болгохын тулд модуляторын ажиллах цэгийг ихэвчлэн ортогональ хэвийсэн цэг дээр тогтоодог боловч модуляторын шугаман байдлын хувьд богино долгионы фотоны холбоосын шаардлагыг хангаж чадахгүй хэвээр байна. Шугаман чанар өндөртэй цахилгаан оптик модулятор яаралтай хэрэгтэй байна.
Цахиурын материалын өндөр хурдны хугарлын индексийн модуляцийг ихэвчлэн чөлөөт зөөгч плазмын дисперсийн (FCD) нөлөөгөөр хийдэг. FCD эффект болон PN уулзвар модуляци хоёулаа шугаман бус бөгөөд энэ нь цахиурын модуляторыг литийн ниобат модулятороос бага шугаман болгодог. Литиум ниобатын материал маш сайнцахилгаан оптик модуляцPucker-ийн нөлөөгөөр шинж чанарууд. Үүний зэрэгцээ, литийн ниобат материал нь том зурвасын өргөн, сайн модуляцын шинж чанар, алдагдал багатай, хагас дамжуулагч процесстой хялбар интеграци, нийцтэй, нимгэн хальсан литийн ниобат ашиглан өндөр хүчин чадалтай цахилгаан оптик модулятор хийхэд цахиуртай харьцуулахад давуу талтай. бараг "богино хавтан" байхгүй, гэхдээ бас өндөр шугаман байдалд хүрэх. Тусгаарлагч дээрх нимгэн хальсан литийн ниобат (LNOI) цахилгаан оптик модулятор нь хөгжлийн ирээдүйтэй чиглэл болжээ. Нимгэн хальсан литийн ниобат материал бэлтгэх технологи, долгион хөтлүүр сийлбэрлэх технологийг хөгжүүлснээр нимгэн хальсан лити ниобат цахилгаан оптик модуляторыг хувиргах өндөр үр ашиг, илүү өндөр интеграци нь олон улсын академи, үйлдвэрлэлийн салбар болжээ.
Нимгэн хальсан литийн ниобатын шинж чанар
АНУ-ын DAP AR төлөвлөлт нь литийн ниобатын материалын дараах үнэлгээг хийсэн: хэрэв цахим хувьсгалын төв нь цахиурын материалын нэрээр нэрлэгдсэн бол фотоникийн хувьсгалын төрсөн газар нь литийн ниобатын нэрээр нэрлэгдсэн байх магадлалтай. . Учир нь литийн ниобат нь оптикийн салбарын цахиурын материал шиг цахилгаан оптик эффект, акусто-оптик эффект, пьезоэлектрик эффект, термоэлектрик эффект, фото хугарлын эффектийг нэг дор нэгтгэдэг.
Оптик дамжуулалтын шинж чанарын хувьд InP материал нь түгээмэл хэрэглэгддэг 1550нм зурваст гэрлийг шингээснээс болж чип дээрх дамжуулалтын хамгийн их алдагдалтай байдаг. SiO2 ба цахиурын нитрид нь дамжуулах хамгийн сайн шинж чанартай бөгөөд алдагдал нь ~ 0.01дБ/см-ийн түвшинд хүрч болно; Одоогийн байдлаар нимгэн хальсан литийн ниобатын долгионы хөтлүүрийн алдагдал 0.03дБ/см-ийн түвшинд хүрч болох ба нимгэн хальсан литийн ниобатын долгион хөтлүүрийн алдагдал нь технологийн түвшинг тасралтгүй сайжруулснаар цаашид буурах боломжтой юм. ирээдүй. Тиймээс нимгэн хальсан литийн ниобат материал нь фотосинтезийн зам, шунт, микроринг зэрэг идэвхгүй гэрлийн бүтцэд сайн гүйцэтгэлийг харуулах болно.
Гэрлийн үүслийн хувьд зөвхөн InP нь шууд гэрэл цацруулах чадвартай; Тиймээс богино долгионы фотоныг ашиглахын тулд LNOI дээр суурилсан фотоник нэгдсэн чип дээр InP дээр суурилсан гэрлийн эх үүсвэрийг буцааж ачаалах гагнуур эсвэл эпитаксиаль өсөлтийн аргаар нэвтрүүлэх шаардлагатай. Гэрлийн модуляцын хувьд нимгэн хальсан литийн ниобат материал нь InP болон Si-ээс илүү их модуляцийн зурвасын өргөн, хагас долгионы хүчдэл бага, дамжуулалтын алдагдал багатай болохыг дээр онцлон тэмдэглэсэн. Нэмж дурдахад нимгэн хальсан литийн ниобат материалын цахилгаан оптик модуляцийн өндөр шугаман чанар нь бүх богино долгионы фотоны хэрэглээнд зайлшгүй шаардлагатай.
Оптик чиглүүлэлтийн хувьд нимгэн хальсан литийн ниобат материалын өндөр хурдны цахилгаан оптик хариу үйлдэл нь LNOI дээр суурилсан оптик шилжүүлэгчийг өндөр хурдны оптик чиглүүлэлт хийх чадвартай болгодог бөгөөд ийм өндөр хурдтай сэлгэн залгах үед эрчим хүчний зарцуулалт маш бага байдаг. Нэгдсэн бичил долгионы фотон технологийн ердийн хэрэглээний хувьд оптик удирдлагатай цацраг үүсгэх чип нь хурдан туяа сканнердах хэрэгцээг хангахын тулд өндөр хурдтай шилжих чадвартай бөгөөд хэт бага эрчим хүчний хэрэглээний шинж чанарууд нь том цахилгааны хатуу шаардлагад сайн зохицсон байдаг. - масштабын үе шаттай массивын систем. Хэдийгээр InP дээр суурилсан оптик унтраалга нь өндөр хурдны оптик зам солих боломжтой боловч энэ нь их хэмжээний дуу чимээ гаргах болно, ялангуяа олон түвшний оптик унтраалга нь каскад байх үед дуу чимээний коэффициент ноцтой муудах болно. Цахиур, SiO2 болон цахиурын нитридын материалууд нь зөвхөн дулааны оптик нөлөө эсвэл зөөвөрлөгчийн дисперсийн эффектээр дамжуулан оптик замыг сольж чаддаг бөгөөд энэ нь эрчим хүчний өндөр зарцуулалт, шилжих хурд бага зэрэг сул талуудтай. Үе шаттай массивын массивын хэмжээ их байвал эрчим хүчний хэрэглээний шаардлагыг хангаж чадахгүй.
Оптик өсгөлтийн хувьдхагас дамжуулагч оптик өсгөгч (SOA) InP дээр суурилсан нь арилжааны зориулалтаар боловсорч гүйцсэн боловч энэ нь дуу чимээний өндөр коэффициент, бага ханасан гаралтын чадал зэрэг сул талуудтай бөгөөд энэ нь богино долгионы фотоныг ашиглахад тохиромжгүй юм. Нимгэн хальсан литийн ниобат долгионы хөтлүүрийг үе үе идэвхжүүлэх, урвуу болгоход суурилсан параметрийн олшруулалтын процесс нь чип дээрх оптик өсгөлтийн нэгдсэн бичил долгионы фотон технологийн шаардлагыг бүрэн хангаж чадахуйц дуу чимээ багатай, өндөр хүчин чадалтай чип дээрх оптик өсгөлтийг бий болгож чадна.
Гэрэл илрүүлэхийн хувьд нимгэн хальсан литийн ниобат нь 1550 нм зурваст гэрэлд сайн дамжуулдаг. Фотоэлектрик хувиргалтын функцийг хэрэгжүүлэх боломжгүй тул бичил долгионы фотоны хэрэглээнд зориулж чип дээрх фотоэлектрик хувиргалтын хэрэгцээг хангах болно. InGaAs эсвэл Ge-Si илрүүлэх нэгжийг LNOI дээр суурилсан фотоник нэгдсэн чип дээр гагнуурын ачаалал эсвэл эпитаксиаль өсөлтөөр нэвтрүүлэх шаардлагатай. Оптик шилэн холболтын хувьд, оптик шилэн нь өөрөө SiO2 материал учраас SiO2 долгион хөтлүүрийн горимын талбар нь оптик фибрийн горимын талбартай хамгийн их таарч байгаа бөгөөд холболт нь хамгийн тохиромжтой. Нимгэн хальсан литийн ниобатын хүчтэй хязгаарлагдмал долгионы хөтлүүрийн горимын талбайн диаметр нь ойролцоогоор 1 μм бөгөөд энэ нь оптик фибрийн горимын талбараас эрс ялгаатай тул оптик фибрийн горимын талбарт тааруулахын тулд зөв горимын спот хувиргалтыг хийх ёстой.
Интеграцийн хувьд янз бүрийн материал нь өндөр интеграцийн чадвартай эсэх нь голчлон долгион хөтлүүрийн гулзайлтын радиусаас хамаардаг (долгионы хөтлүүрийн горимын талбайн хязгаарлалтад нөлөөлдөг). Хүчтэй хязгаарлагдмал долгион хөтлүүр нь гулзайлтын радиусыг багасгах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь өндөр интеграцийг хэрэгжүүлэхэд илүү таатай байдаг. Тиймээс нимгэн хальсан литийн ниобат долгионы хөтлүүр нь өндөр интеграцид хүрэх боломжтой юм. Тиймээс нимгэн хальсан литийн ниобат үүссэн нь литийн ниобат материалыг оптик "цахиур" -ын үүргийг гүйцэтгэх боломжийг олгодог. Богино долгионы фотоныг хэрэглэхийн тулд нимгэн хальсан литийн ниобатын давуу тал нь илүү тод харагдаж байна.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 4-р сарын 23