Интеграль микродулкынлы фотон технологиясендә нечкә фильм литий ниобатының өстенлекләре һәм әһәмияте
Микродулкынлы фотон технологиясетрадицион микродулкынлы системаның техник киртәләрен җимерергә һәм радар, электрон сугыш, элемтә һәм үлчәү кебек хәрби электрон мәгълүмат җиһазларының эшләвен яхшыртырга мөмкин булган зур эшлекле киңлек, көчле параллель эшкәртү сәләте һәм аз тапшыру югалту өстенлекләренә ия. контроль. Ләкин, дискрет җайланмаларга нигезләнгән микродулкынлы фотон системасында зур күләм, авыр авырлык һәм начар тотрыклылык кебек проблемалар бар, алар космик диңгез һәм һава платформаларында микродулкынлы фотон технологиясен куллануны җитди чиклиләр. Шуңа күрә, микродулкынлы фотон технологиясе микродулкынлы фотонның хәрби электрон мәгълүмат системасында кулланылышын бозу һәм микродулкынлы фотон технологиясе өстенлекләрен тулысынча уйнау өчен мөһим таяныч булып тора.
Хәзерге вакытта SI нигезендәге фотоник интеграция технологиясе һәм INP нигезендәге фотоник интеграция технологиясе оптик элемтә өлкәсендә күп еллар үсеш алганнан соң тагын да җитлеккән, һәм күп продуктлар базарга чыгарылган. Ләкин, микродулкынлы фотонны куллану өчен, бу ике төр фотон интеграция технологиясендә кайбер проблемалар бар: мәсәлән, Si модуляторының һәм InP модульаторының сызыксыз электро-оптик коэффициенты югары сызыкка һәм микродулкынлы зур динамик характеристикаларга каршы. фотон технологиясе; Мәсәлән, оптик юлны күчерүне тормышка ашыручы кремний оптик ачкыч, җылылык-оптик эффектка, пиезоэлектрик эффектка яки ташучы инжекция дисперсиясе эффектына нигезләнеп, тиз күчү тизлеген, энергия куллану һәм җылылык куллану проблемаларын кичерә. нур сканерлау һәм зур масштаблы микродулкынлы фотон кушымталары.
Литий ниобат югары тизлек өчен һәрвакыт беренче сайлау булдыэлектро-оптик модуляцияискиткеч сызыклы электро-оптик эффект аркасында материаллар. Ләкин традицион литий ниобатэлектро-оптик модульатормассив литий ниобат кристалл материалдан эшләнгән, һәм җайланманың зурлыгы бик зур, ул микродулкынлы фотон технологиясе ихтыяҗларын канәгатьләндерә алмый. Литий ниобат материалларын сызыклы электро-оптик коэффициент белән интеграль микродулкынлы фотон технология системасына ничек интеграцияләү тиешле тикшерүчеләрнең максаты булды. 2018-нче елда АКШтагы Гарвард университетының тикшеренү төркеме беренче тапкыр табигатьтә нечкә фильм литий ниобатына нигезләнгән фотоник интеграция технологиясе турында хәбәр итте, чөнки технология югары интеграция, зур электро-оптик модуляция киңлеге һәм электроның югары сызыклы өстенлекләренә ия. -оптик эффект, бер тапкыр эшләтеп җибәрелгәннән соң, ул фотоник интеграция һәм микродулкынлы фотоника өлкәсендә академик һәм сәнәгать игътибарын тудырды. Микродулкынлы фотон куллану күзлегеннән караганда, бу кәгазь микродулкынлы фотон технологиясе үсешендә нечкә фильм литий ниобатына нигезләнгән фотон интеграция технологиясенең йогынтысын һәм әһәмиятен тикшерә.
Нечкә фильм литий ниобат материалы һәм нечкә пленкалитий ниобат модульаторы
Соңгы ике елда литий ниобат материалының яңа төре барлыкка килде, ягъни литий ниобат фильмы массив литий ниобат кристаллыннан "ион кисү" ысулы белән эксфолиацияләнә һәм Si ваферына кремний буфер катламы белән бәйләнә. LNOI (LiNbO3-On-Insulator) материалы [5], бу кәгазьдә нечкә фильм литий ниобат материалы дип атала. 100 нанометрдан артык биеклектәге тау дулкыны оптималь коры эшкәртү процессы ярдәмендә нечкә пленка литий ниобат материалларына урнаштырылырга мөмкин, һәм формалашкан дулкын саклагычларының эффектив реактив индексы аермасы 0,8-дән артып китә ала (традицион рефактив индекс аермасыннан күпкә югарырак). Литий ниобат дулкын саклагычлары 0,02), 1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә. Көчле чикләнгән дулкын саклагыч модульаторны эшләгәндә яктылык кырын микродулкынлы кыр белән туры китерүне җиңеләйтә. Шулай итеп, түбән ярым дулкын көчәнешенә һәм кыска озынлыкта зуррак модуляция киңлегенә ирешү файдалы.
Аз югалту литий ниобат субмикрон дулкын саклагычының барлыкка килүе традицион литий ниобат электро-оптик модульаторның югары йөртү көчәнешен боза. Электрод аралыгы ~ 5 ммга кадәр киметелергә мөмкин, һәм электр кыры белән оптик режим кыры арасындагы капма-каршылык зурайды, һәм vπ · L 20 В · смнан 2,8 В · смга кадәр кими. Шуңа күрә, шул ук ярым дулкынлы көчәнеш астында, җайланманың озынлыгы традицион модульатор белән чагыштырганда бик киметелергә мөмкин. Шул ук вакытта, рәсемдә күрсәтелгәнчә, сәяхәт дулкыны электродының киңлеге, калынлыгы һәм интервалы параметрларын оптимальләштергәннән соң, модульатор 100 ГГцдан зуррак ультра югары модуляция полосасы киңлегенә ия була ала.
Рәсем 1 （a） исәпләнгән режим тарату һәм LN дулкын саклагычының кисемтәсенең （b） образы
2-нче рәсем
Нечкә фильм литий ниобат модульаторларын традицион литий ниобат коммерция модульаторлары, кремний нигезендәге модульаторлар һәм индий фосфид (InP) модульаторлары һәм башка югары тизлекле электро-оптик модульаторлар белән чагыштыруның төп параметрлары:
(1) Ярым дулкынлы вольт озынлыктагы продукт (vπ · L, V · см), модуляторның модуляция эффективлыгын үлчәү, кыйммәте кечерәк, модуляция эффективлыгы шулкадәр югары;
(2) 3 дБ модуляция полосасы киңлеге (ГГц), ул модульаторның югары ешлыклы модуляциягә реакциясен үлчәя;
(3) Модуляция өлкәсендә оптик кертү югалту (dB). Таблицадан күренеп тора, нечкә пленка литий ниобат модуляторы модуляция киңлеге, ярым дулкын көчәнеше, оптик интерполяция югалуы һ.б.
Кремний, интеграль оптоэлектроника нигезе буларак, әлегә кадәр эшләнгән, процесс җитлеккән, миниатюризация актив / пассив җайланмаларның зур масштаблы интеграциясенә ярдәм итә, һәм аның модульаторы оптика өлкәсендә киң һәм тирән өйрәнелгән. аралашу. Кремнийның электро-оптик модуляция механизмы, нигездә, ташучыны киметү, ташучы инъекция һәм ташучы туплау. Алар арасында, модульаторның киңлек киңлеге сызыклы градус йөртүченең бетү механизмы белән оптималь, ләкин оптик кыр тарату бетү өлкәсенең бертөрле булмаганлыгы белән капланганга, бу эффект сызыксыз икенче тәртип бозуны һәм өченче тәртип интермодуляция бозуны кертәчәк. терминнар, операторның яктылыкка үзләштерү эффекты белән кушылып, оптик модуляция амплитудасы һәм сигнал бозылуына китерәчәк.
InP модуляторының искиткеч электро-оптик эффектлары бар, һәм күп катламлы квант скважинасы Vπ · L белән 0,156В · мм га кадәр ультра югары тизлекне һәм аз йөртүче көчәнеш модульаторларын тормышка ашыра ала. Ләкин, реактив индексның электр кыры белән төрләнеше сызыклы һәм сызыксыз терминнарны үз эченә ала, һәм электр кырының интенсивлыгын арттыру икенче тәртип эффектын күренекле итәчәк. Шуңа күрә, кремний һәм InP электро-оптик модульаторлар эшләгәндә pn узышын формалаштыру өчен икеләтә кулланырга тиеш, һәм pn тоташуы яктылыкка сеңдерү югалту китерәчәк. Ләкин, бу икесенең модульатор зурлыгы кечкенә, коммерция InP модуляторының зурлыгы LN модуляторының 1/4 өлеше. Dataгары модуляция эффективлыгы, югары тыгызлык һәм кыска дистанцион санлы оптик тапшыру челтәрләре өчен мәгълүмат үзәкләре өчен яраклы. Литий ниобатның электро-оптик эффектында яктылык үзләштерү механизмы һәм аз югалту юк, бу ерак араларга туры килә.оптик элемтәзур сыйдырышлык һәм югары темп белән. Микродулкынлы фотон кушымтасында Si һәм InP электро-оптик коэффициентлары сызыксыз, бу югары сызыклы һәм зур динамиканы эзләүче микродулкынлы фотон системасы өчен яраксыз. Литий ниобат материалы микродулкынлы фотон куллану өчен бик яраклы, чөнки аның тулы сызыклы электро-оптик модуляция коэффициенты.
Пост вакыты: 22-2024 апрель