Өндөр шугаман байдалэлектро-оптик модуляторболон богино долгионы фотоны хэрэглээ
Харилцаа холбооны системийн шаардлага нэмэгдэж байгаатай холбогдуулан дохионы дамжуулах үр ашгийг цаашид сайжруулахын тулд хүмүүс фотон болон электроныг нэгтгэж, нэмэлт давуу талыг бий болгох бөгөөд богино долгионы фотоник бий болно. Цахилгаан эрчим хүчийг гэрэл болгон хувиргахад электро-оптик модулятор шаардлагатай.богино долгионы фотоник системүүд, мөн энэ гол алхам нь ихэвчлэн бүхэл системийн гүйцэтгэлийг тодорхойлдог. Радио давтамжийн дохиог оптик домэйн болгон хувиргах нь аналог дохионы процесс бөгөөд ердийнэлектро-оптик модуляторуудтөрөлхийн шугаман бус шинж чанартай, хөрвүүлэх процесст ноцтой дохионы гажуудал үүсдэг. Ойролцоогоор шугаман модуляцийг бий болгохын тулд модуляторын ажиллах цэгийг ихэвчлэн ортогональ хазайлтын цэг дээр бэхэлсэн байдаг боловч энэ нь модуляторын шугаман чанарын хувьд богино долгионы фотон холбоосын шаардлагыг хангаж чадахгүй хэвээр байна. Өндөр шугаман шинж чанартай электро-оптик модуляторууд яаралтай хэрэгтэй байна.
Цахиурын материалын өндөр хурдны хугарлын индексийн модуляцийг ихэвчлэн чөлөөт тээвэрлэгч плазмын дисперсийн (FCD) нөлөөгөөр хийдэг. FCD нөлөө болон PN уулзварын модуляц хоёулаа шугаман бус байдаг нь цахиурын модуляторыг литийн ниобатын модулятороос шугаман бус болгодог. Литийн ниобатын материалууд маш сайн үзүүлэлттэй байдаг.электро-оптик модуляциПакерын эффектээс үүдэлтэй шинж чанарууд. Үүний зэрэгцээ литийн ниобатын материал нь өргөн зурвасын өргөн, сайн модуляцийн шинж чанар, бага алдагдал, хялбар нэгтгэх, хагас дамжуулагч процесстой нийцтэй байх, нимгэн хальсан литийн ниобатын тусламжтайгаар өндөр хүчин чадалтай электро-оптик модулятор хийх давуу талуудтай бөгөөд цахиуртай харьцуулахад бараг "богино хавтан" байхгүй, мөн өндөр шугаман чанарыг бий болгодог. Нимгэн хальсан литийн ниобатын (LNOI) тусгаарлагч дээр электро-оптик модулятор ашиглах нь ирээдүйтэй хөгжлийн чиглэл болсон. Нимгэн хальсан литийн ниобатын материал бэлтгэх технологи, долгион хөтлөх сийлбэрийн технологийн хөгжлөөр нимгэн хальсан литийн ниобатын электро-оптик модуляторын өндөр хувиргалтын үр ашиг, илүү өндөр нэгтгэх нь олон улсын эрдэм шинжилгээний болон үйлдвэрлэлийн салбар болсон.
Нимгэн хальсан литийн ниобатын шинж чанар
АНУ-д DAP AR төлөвлөлт нь литийн ниобатын материалын талаар дараах үнэлгээг хийсэн: хэрэв электрон хувьсгалын төвийг үүнийг боломжтой болгодог цахиурын материалын нэрээр нэрлэсэн бол фотоникийн хувьсгалын төрсөн газрыг литийн ниобатын нэрээр нэрлэх магадлалтай. Учир нь литийн ниобат нь оптикийн салбарт цахиурын материалын нэгэн адил электро-оптик эффект, акусто-оптик эффект, пьезоэлектрик эффект, термоэлектрик эффект болон фотохугарлын эффектийг нэг дор нэгтгэдэг.
Оптик дамжуулалтын шинж чанарын хувьд InP материал нь түгээмэл хэрэглэгддэг 1550нм зурвасын гэрлийг шингээдэг тул чип дээрх дамжуулалтын алдагдал хамгийн их байдаг. SiO2 болон цахиурын нитрид нь хамгийн сайн дамжуулалтын шинж чанартай бөгөөд алдагдал нь ~ 0.01dB/cm2 түвшинд хүрч болно; Одоогийн байдлаар нимгэн хальсан литийн ниобатын долгион хөтлүүрийн долгион хөтлүүрийн алдагдал 0.03dB/cm2 түвшинд хүрч болох бөгөөд ирээдүйд технологийн түвшинг тасралтгүй сайжруулахын хэрээр нимгэн хальсан литийн ниобатын долгион хөтлүүрийн алдагдал улам бүр буурах боломжтой. Тиймээс нимгэн хальсан литийн ниобатын материал нь фотосинтезийн зам, шунт, микро цагираг зэрэг идэвхгүй гэрлийн бүтцэд сайн гүйцэтгэл үзүүлэх болно.
Гэрэл үүсгэх тал дээр зөвхөн InP нь шууд гэрэл цацруулах чадвартай; Тиймээс богино долгионы фотонуудыг хэрэглэхийн тулд LNOI дээр суурилсан фотоник нэгдсэн чип дээр InP дээр суурилсан гэрлийн эх үүсвэрийг буцааж ачаалах гагнуур эсвэл эпитаксиал өсөлтийн аргаар нэвтрүүлэх шаардлагатай. Гэрлийн модуляцийн хувьд нимгэн хальсан литийн ниобат материал нь InP болон Si-ээс илүү том модуляцийн зурвасын өргөн, бага хагас долгионы хүчдэл, бага дамжуулалтын алдагдалд хүрэхэд хялбар гэдгийг дээр онцолсон. Түүнчлэн, нимгэн хальсан литийн ниобат материалын электро-оптик модуляцийн өндөр шугаман чанар нь бүх богино долгионы фотоны хэрэглээнд чухал ач холбогдолтой юм.
Оптик чиглүүлэлтийн хувьд нимгэн хальсан литийн ниобат материалын өндөр хурдны электро-оптик хариу үйлдэл нь LNOI дээр суурилсан оптик унтраалгыг өндөр хурдны оптик чиглүүлэлтийн шилжүүлэлт хийх чадвартай болгодог бөгөөд ийм өндөр хурдны шилжүүлэлтийн эрчим хүчний хэрэглээ нь маш бага байдаг. Нэгдсэн богино долгионы фотон технологийн ердийн хэрэглээнд оптик удирдлагатай цацраг үүсгэх чип нь хурдан цацрагийн сканнердах хэрэгцээг хангах өндөр хурдны шилжүүлэлт хийх чадвартай бөгөөд хэт бага эрчим хүчний хэрэглээний шинж чанарууд нь том хэмжээний фазын массивын системийн хатуу шаардлагад сайн зохицсон байдаг. InP дээр суурилсан оптик унтраалга нь өндөр хурдны оптик замын шилжүүлэлтийг хэрэгжүүлж чаддаг ч энэ нь их хэмжээний дуу чимээг бий болгодог, ялангуяа олон түвшний оптик унтраалга каскадтай үед дуу чимээний коэффициент ноцтой мууддаг. Цахиур, SiO2 болон цахиурын нитридийн материалууд нь зөвхөн термо-оптик эффект эсвэл зөөгч тархалтын эффектээр дамжуулан оптик замыг сольж чаддаг бөгөөд энэ нь өндөр эрчим хүчний хэрэглээ, удаан шилжих хурд зэрэг сул талуудтай. Фазтай массивын массивын хэмжээ том байх үед эрчим хүчний хэрэглээний шаардлагыг хангаж чадахгүй.
Оптик олшруулалтын хувьд,хагас дамжуулагч оптик өсгөгч (SOA) InP дээр суурилсан нь арилжааны зориулалтаар боловсорсон боловч өндөр дуу чимээний коэффициент болон бага ханалтын гаралтын чадал зэрэг сул талуудтай бөгөөд энэ нь богино долгионы фотонуудыг хэрэглэхэд тохиромжгүй юм. Үечилсэн идэвхжүүлэлт ба урвуу дээр суурилсан нимгэн хальсан литийн ниобатын долгион хөтлүүрийн параметрийн олшруулалтын процесс нь бага дуу чимээ болон өндөр чадлын чип дээрх оптик олшруулалтыг бий болгож чаддаг бөгөөд энэ нь чип дээрх оптик олшруулалтын нэгдсэн богино долгионы фотоны технологийн шаардлагыг бүрэн хангаж чаддаг.
Гэрэл илрүүлэх тал дээр нимгэн хальсан литийн ниобат нь 1550 нм зурвасын гэрэлд сайн дамжуулах шинж чанартай байдаг. Фотоэлектрик хувиргалтын функцийг хэрэгжүүлэх боломжгүй тул бичил долгионы фотоны хэрэглээнд чип дээрх фотоэлектрик хувиргалтын хэрэгцээг хангахын тулд InGaAs эсвэл Ge-Si илрүүлэх төхөөрөмжийг LNOI дээр суурилсан фотоник нэгдсэн чип дээр буцааж ачаалах гагнуур эсвэл эпитаксиал өсөлтөөр нэвтрүүлэх шаардлагатай. Оптик шилэн кабелиар холбогдох талбарт оптик шилэн кабели нь өөрөө SiO2 материал тул SiO2 долгион хөтлөгчийн горимын талбар нь оптик шилэн кабелийн горимын талбартай хамгийн өндөр тохирох түвшинтэй бөгөөд холболт нь хамгийн тохиромжтой байдаг. Нимгэн хальсан литийн ниобатын хүчтэй хязгаарлагдмал долгион хөтлөгчийн горимын талбарын диаметр нь ойролцоогоор 1μm бөгөөд энэ нь оптик шилэн кабелийн горимын талбараас нэлээд ялгаатай тул оптик шилэн кабелийн горимын талбартай тохирохын тулд горимын цэгийн хувиргалтыг зөв хийх шаардлагатай.
Интеграцийн хувьд янз бүрийн материалууд өндөр интеграцийн потенциалтай эсэх нь голчлон долгион хөтлөгчийн нугалах радиусаас хамаарна (долгион хөтлөгчийн горимын талбайн хязгаарлалтаас хамаарна). Хүчтэй хязгаарлагдмал долгион хөтлөлт нь бага нугалах радиусыг зөвшөөрдөг бөгөөд энэ нь өндөр интеграцийг хэрэгжүүлэхэд илүү тохиромжтой. Тиймээс нимгэн хальсан литийн ниобатын долгион хөтлөгчид өндөр интеграцийг бий болгох боломжтой. Тиймээс нимгэн хальсан литийн ниобатын гарч ирснээр литийн ниобатын материал нь оптик "цахиур"-ын үүрэг гүйцэтгэх боломжтой болдог. Богино долгионы фотоны хэрэглээний хувьд нимгэн хальсан литийн ниобатын давуу талууд илүү тодорхой юм.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 4-р сарын 23