Высокая линейностьэлектрооптический модулятори применение микроволнового фотона
С растущими требованиями систем связи, для дальнейшего повышения эффективности передачи сигналов люди будут объединять фотоны и электроны для достижения дополнительных преимуществ, а микроволновая фотоника будет родиться. Электрооптический модулятор необходим для преобразования электричества в освещение вМикроволновые фотонные системы, и этот ключевой шаг обычно определяет производительность всей системы. Поскольку преобразование радиочастотного сигнала в оптический домен является аналоговым сигналом и обычнымэлектрооптические модуляторыИмеют присущую нелинейности, в процессе конверсии существует серьезное искажение сигнала. Чтобы достичь приблизительной линейной модуляции, рабочая точка модулятора обычно фиксируется в точке ортогонального смещения, но она все еще не может соответствовать требованиям микроволнового фотонного канала для линейности модулятора. Срочно необходимы электрооптические модуляторы с высокой линейностью.
Модуляция высокоскоростной индексы преломления кремниевых материалов обычно достигается эффектом свободной дисперсии плазмы (FCD). Как эффект FCD, так и модуляция PN -соединения являются нелинейными, что делает кремниевый модулятор менее линейным, чем модулятор лития ниобата. Материалы Lithium niobate имеют отличныеэлектрооптическая модуляцияСвойства из -за их эффекта Pucker. В то же время материал лития ниобата обладает преимуществами большой полосы пропускания, хорошей характеристики модуляции, низкой потери, легкой интеграции и совместимости с полупроводниковым процессом, использование тонкоплентного литий-нибата для создания высокопроизводительной электрооптической модулятора по сравнению с кремнейкой почти без «короткой пластины», но также для достижения высокой линейности. Электрооптический модулятор с тонкопленочным литиевым литием (LNOI) на изоляторе стал многообещающим направлением развития. Благодаря разработке технологии подготовки материалов из тонкопленочного лития ниобата и технологии травления волнового травления, высокая эффективность преобразования и более высокая интеграция электрооптического модулятора тонкопленочной литий-литий-нибата стал областью международных научных кругов и промышленности.
Характеристики тонкого пленки лития ниобата
В Соединенных Штатах планирование DAP AR проверило следующую оценку материалов лития ниобате: если центр электронной революции назван в честь кремниевого материала, который делает его возможным, то место рождения фотоники революции, вероятно, будет названо в честь литий -ниобате. Это связано с тем, что Lithium niobate интегрирует электрооптический эффект, акусто-оптический эффект, пьезоэлектрический эффект, термоэлектрический эффект и фоторефрактивный эффект в одном, как кремниевые материалы в области оптики.
С точки зрения оптических характеристик передачи, материал INP имеет наибольшую потерю передачи на чипе из-за поглощения света в обычно используемой полосе 1550 нм. SIO2 и нитрид кремния имеют лучшие характеристики передачи, а потеря может достигать уровня ~ 0,01 дБ/см; В настоящее время потери волнового волновода лития ниобата литий-лития могут достигать уровня 0,03 дБ/см, а потерю волновода литий-нитиевого нития лития может быть дополнительно уменьшена с непрерывным улучшением технологического уровня в будущем. Следовательно, тонкоплентный литий -материал Niobate покажет хорошую производительность для пассивных световых структур, таких как фотосинтетический путь, шунт и микроализация.
С точки зрения световой генерации, только INP обладает способностью излучать свет напрямую; Следовательно, для применения микроволновых фотонов необходимо ввести источник света на основе INP на фотонном интегрированном чипе на основе LNOI, к промежутке сварки или эпитаксиального роста. С точки зрения световой модуляции, выше было подчеркнуто, что тонкоплентный литий-литийный материал легче достичь большей пропускной способности модуляции, более низкого полуотравного напряжения и более низкого потери передачи, чем INP и Si. Более того, высокая линейность электрооптической модуляции тонкоплентных материалов лития ниобата необходима для всех микроволновых фотонов.
С точки зрения оптической маршрутизации, высокоскоростной электрооптический отклик тонкоплентного литий-литий-ниубата заставляет оптический переключатель на основе LNOI, способный к высокоскоростному оптическому переключению маршрутизации, а потребление мощности такого высокоскоростного переключения также очень низкое. Для типичного применения интегрированной технологии микроволнового фотона оптически контролируемого чипа, формируемого лучами, обладает способностью высокоскоростного переключения для удовлетворения потребностей быстрого сканирования луча, а характеристики ультра-низкого энергопотребления хорошо адаптированы к строгим требованиям крупномасштабной системы фазированной массивы. Хотя оптический переключатель на основе INP может также реализовать высокоскоростное переключение оптического пути, он внесет большой шум, особенно когда многоуровневый оптический выключатель каскадирован, коэффициент шума будет серьезно ухудшился. Материалы нитрида кремния, SIO2 и кремния могут переключать оптические пути только посредством термооптического эффекта или дисперсионного эффекта носителей, который имеет недостатки высокого потребления мощности и медленной скорости переключения. Когда размер массива поэтапного массива велик, он не может соответствовать требованиям энергопотребления.
С точки зрения оптического усиления,Полупроводник оптический усилитель (SOA) На основе INP был зрелым для коммерческого использования, но он имеет недостатки высокого коэффициента шума и низкой выходной мощности, что не способствует применению микроволновых фотонов. Параметрический процесс амплификации тонкопленочного волновода лития ниобата на основе периодической активации и инверсии может достичь низкого шума и высокой оптической амплификации с высокой мощностью, что может соответствовать требованиям интегрированной технологии микроволнового фотона для оптической амплификации на чип.
С точки зрения обнаружения света, тонкоплентный литий -нибат имеет хорошие характеристики передачи для света в полосе 1550 нм. Функция фотоэлектрического преобразования не может быть реализована, поэтому для приложений для микроволновых фотонов, чтобы удовлетворить потребности фотоэлектрического преобразования в чипе. Институты обнаружения Ingaas или Ge-Si должны быть введены в фотонные интегрированные чипы на основе LNOI путем перегрузки сварки или эпитаксиального роста. С точки зрения сочетания с оптическим волокном, потому что само оптическое волокно представляет собой материал SIO2, поле режима волновода SiO2 имеет самую высокую степень сопоставления с полевым полем оптического волокна, а связь является наиболее удобной. Диаметр поля режима сильно ограниченного волновода тонкого пленки литий -нибата составляет около 1 мкм, что сильно отличается от поля оптического волокна, поэтому должно быть выполнено правильное преобразование точечного режима в соответствии с полем режима оптического волокна.
С точки зрения интеграции, имеют ли различные материалы высокий потенциал интеграции, зависит главным образом от радиуса изгиба волновода (затронуто ограничением поля режима волновода). Сильно ограниченный волновод позволяет меньший радиус изгиба, который более способствует реализации высокой интеграции. Следовательно, тонкопленочные литиевые волноводы могут достичь высокой интеграции. Следовательно, появление тонкого пленки лития ниобата позволяет литиево -ниубате, чтобы действительно играть роль оптического «кремния». Для применения микроволновых фотонов преимущества тонкого пленки лития ниобата более очевидны.
Время сообщения: апрель-23-2024