Югарырак интегральләштерелгән юка пленкалы литий ниобаты электро-оптик модуляторы

Югары сызыклылыкэлектро-оптик модуляторһәм микродулкынлы фотон куллану
Элемтә системаларына таләпләр арту белән, сигналларны тапшыру нәтиҗәлелеген тагын да яхшырту өчен, кешеләр фотоннарны һәм электроннарны берләштереп, өстәмә өстенлекләргә ирешәчәкләр, һәм микродулкынлы фотоника барлыкка киләчәк. Электро-оптик модулятор электр энергиясен яктылыкка әйләндерү өчен кирәк.микродулкынлы фотоник системалар, һәм бу төп адым гадәттә бөтен системаның эшчәнлеген билгели. Радиоешлык сигналын оптик доменга үзгәртү аналог сигнал процессы булганлыктан, һәм гадәтиэлектро-оптик модуляторларсызыклы булмаганлыкка ия ​​булсалар, үзгәртү процессында җитди сигнал бозылуы күзәтелә. Якынча сызыклы модуляциягә ирешү өчен, модуляторның эш ноктасы гадәттә ортогональ тайпылыш ноктасында беркетелгән, ләкин ул барыбер модуляторның сызыклылыгы өчен микродулкынлы фотон бәйләнеше таләпләрен канәгатьләндерә алмый. Югары сызыклы электрооптик модуляторлар ашыгыч рәвештә кирәк.

Кремний материалларының югары тизлекле сыну күрсәткече модуляциясе гадәттә ирекле йөртүче плазма дисперсиясе (FCD) эффекты ярдәмендә ирешелә. FCD эффекты да, PN тоташу модуляциясе дә сызыклы түгел, бу кремний модуляторын литий ниобаты модуляторына караганда сызыклырак түгел итә. Литий ниобаты материаллары бик яхшы нәтиҗәләр күрсәтә.электро-оптик модуляцияПакер эффекты аркасында үзлекләре. Шул ук вакытта, литий ниобаты материалы зур полоса киңлеге, яхшы модуляция үзенчәлекләре, түбән югалтулар, җиңел интеграция һәм ярымүткәргеч процесс белән туры килүчәнлек кебек өстенлекләргә ия, югары нәтиҗәле электро-оптик модулятор ясау өчен юка пленкалы литий ниобаты куллану, кремний белән чагыштырганда "кыска пластина" юк диярлек, ләкин югары сызыклылыкка ирешү. Изоляторда юка пленкалы литий ниобаты (LNOI) электро-оптик модуляторы перспективалы үсеш юнәлешенә әйләнде. Юкка пленкалы литий ниобаты материалын әзерләү технологиясе һәм дулкын үткәргечләрен гравюралау технологиясе үсеше белән, юка пленкалы литий ниобаты электро-оптик модуляторының югары конверсия нәтиҗәлелеге һәм югарырак интеграциясе халыкара академия һәм сәнәгать өлкәсенә әйләнде.

Нечкә пленкалы литий ниобатының үзенчәлекләре
Америка Кушма Штатларында DAP AR планлаштыруы литий ниобаты материалларына түбәндәге бәяләмәне ясады: әгәр электрон революция үзәге аны мөмкин иткән кремний материалы исеме белән аталса, фотоника революциясенең туган урыны, мөгаен, литий ниобаты исеме белән аталырга мөмкин. Чөнки литий ниобаты, оптика өлкәсендәге кремний материаллары кебек үк, электро-оптик эффектны, акусто-оптик эффектны, пьезоэлектрик эффектны, термоэлектрик эффектны һәм фоторефракцион эффектны берләштерә.

Оптик үткәрү үзенчәлекләре буенча, InP материалы, гадәттә кулланыла торган 1550 нм диапазонда яктылыкны сеңдерү аркасында, чип эчендә иң зур үткәрү югалтуына ия. SiO2 һәм кремний нитриды иң яхшы үткәрү үзенчәлекләренә ия, һәм югалту ~ 0,01 дБ/см2 дәрәҗәсенә җитәргә мөмкин; Хәзерге вакытта юка пленкалы литий ниобаты дулкынүткәргеченең дулкынүткәргеч югалтуы 0,03 дБ/см2 дәрәҗәсенә җитәргә мөмкин, һәм киләчәктә технологик дәрәҗәнең даими яхшыруы белән юка пленкалы литий ниобаты дулкынүткәргеченең югалтуы тагын да киметү мөмкинлегенә ия. Шуңа күрә юка пленкалы литий ниобаты материалы фотосинтетик юл, шунт һәм микробоҗра кебек пассив яктылык структуралары өчен яхшы күрсәткечләр күрсәтәчәк.

Яктылык генерациясе ягыннан, турыдан-туры яктылык чыгару сәләтенә бары тик InP гына ия; Шуңа күрә, микродулкынлы фотоннарны куллану өчен, LNOI нигезендәге фотоник интегральләштерелгән чипта InP нигезендәге яктылык чыганагын кире йөкләү белән эретеп ябыштыру яки эпитаксиаль үстерү юлы белән кертү кирәк. Яктылык модуляциясе ягыннан, югарыда ассызыкланганча, юка пленкалы литий ниобаты материалы InP һәм Si белән чагыштырганда зуррак модуляция полосасы киңлегенә, түбәнрәк ярты дулкын көчәнешенә һәм түбәнрәк тапшыру югалтуларына ирешү җиңелрәк. Моннан тыш, юка пленкалы литий ниобаты материалларының электро-оптик модуляциясенең югары сызыклылыгы барлык микродулкынлы фотон кушымталары өчен дә бик мөһим.

Оптик маршрутлаштыруга килгәндә, юка пленкалы литий ниобаты материалының югары тизлекле электро-оптик җавабы LNOI нигезендәге оптик коммутаторны югары тизлекле оптик маршрутлаштыру коммутаторына сәләтле итә, һәм мондый югары тизлекле коммутаторның энергия куллануы да бик түбән. Интегральләштерелгән микродулкынлы фотон технологиясенең гадәти кулланылышы өчен, оптик идарә ителә торган нур формалаштыру чипы тиз нур сканерлау ихтыяҗларын канәгатьләндерү өчен югары тизлекле коммутаторга ия, һәм бик түбән энергия куллану үзенчәлекләре зур масштаблы фазалы массив системасының катгый таләпләренә яхшы җайлаштырылган. InP нигезендәге оптик коммутатор шулай ук ​​югары тизлекле оптик юл коммутаторын гамәлгә ашыра алса да, ул зур шау-шу тудырачак, бигрәк тә күп дәрәҗәле оптик коммутатор каскадланганда, шау-шу коэффициенты җитди начарланачак. Кремний, SiO2 һәм кремний нитриды материаллары оптик юлларны термо-оптик эффект яки йөртүче дисперсия эффекты аша гына күчерә ала, бу югары энергия куллану һәм әкрен коммутатор тизлеге кебек кимчелекләренә ия. Фазалы массивның массив зурлыгы зур булганда, ул энергия куллану таләпләренә җавап бирә алмый.

Оптик көчәйтү ягыннан,ярымүткәргеч оптик көчәйткеч (SOA) InP нигезендә коммерция максатларында куллану өчен өлгергән, ләкин аның югары шау-шу коэффициенты һәм түбән туендыру чыгару куәте кебек кимчелекләре бар, бу микродулкынлы фотоннарны куллану өчен уңайсыз. Периодик активлаштыру һәм инверсиягә нигезләнгән юка пленкалы литий ниобаты дулкын үткәргеченең параметрик көчәйтү процессы түбән шау-шуга һәм югары куәтле чиптагы оптик көчәйтүгә ирешә ала, бу чиптагы оптик көчәйтү өчен интегральләштерелгән микродулкынлы фотон технологиясе таләпләренә тулысынча туры килә ала.

Яктылыкны ачыклау ягыннан, юка пленкалы литий ниобаты 1550 нм диапазондагы яктылыкка яхшы үткәрүчәнлек үзенчәлекләренә ия. Фотоэлектрик конверсия функциясен гамәлгә ашырып булмый, шуңа күрә микродулкынлы фотон кушымталары өчен, чипта фотоэлектрик конверсия ихтыяҗларын канәгатьләндерү өчен. LNOI нигезендәге фотоник интеграцияләнгән чипларга InGaAs яки Ge-Si детектор җайланмаларын кире йөкләү белән эретеп ябыштыру яки эпитаксиаль үстерү юлы белән кертергә кирәк. Оптик җепсел белән тоташтыру ягыннан, оптик җепсел үзе SiO2 материалы булганлыктан, SiO2 дулкын үткәргеченең режим кыры оптик җепселнең режим кыры белән иң югары туры килү дәрәҗәсенә ия, һәм тоташтыру иң уңайлысы. Юкка пленкалы литий ниобатының көчле чикләнгән дулкын үткәргеченең режим кыры диаметры якынча 1 мкм тәшкил итә, бу оптик җепселнең режим кырыннан шактый аерылып тора, шуңа күрә оптик җепселнең режим кырына туры килү өчен режим ноктасын дөрес үзгәртү үткәрелергә тиеш.

Интеграция ягыннан, төрле материалларның югары интеграция потенциалына ия булуы, нигездә, дулкын үткәргечнең бөкләнү радиусына бәйле (дулкын үткәргеч режимы кырының чикләнүе тәэсир итә). Көчле чикләнгән дулкын үткәргеч кечерәк бөкләнү радиусына мөмкинлек бирә, бу югары интеграцияне гамәлгә ашыру өчен күбрәк уңайлы. Шуңа күрә, юка пленкалы литий ниобаты дулкын үткәргечләре югары интеграциягә ирешү мөмкинлегенә ия. Шуңа күрә, юка пленкалы литий ниобаты барлыкка килүе литий ниобаты материалына чыннан да оптик "кремний" ролен уйнарга мөмкинлек бирә. Микродулкынлы фотоннарны куллану өчен юка пленкалы литий ниобатының өстенлекләре ачыграк күренә.