Преимущества и значимость тонкоплентного лития ниобата в интегрированной микроволновой технологии
Микроволновая технологияимеет преимущества крупной рабочей пропускной способности, сильной параллельной способности обработки и низкой потери передачи, что может сломать техническую узкую часть традиционной микроволновой системы и улучшить производительность военного электронного информационного оборудования, такого как радар, электронные войны, общение и измерение и контроль. Тем не менее, микроволновая система фотонов, основанная на дискретных устройствах, имеет некоторые проблемы, такие как большой объем, тяжелый вес и плохая стабильность, которые серьезно ограничивают применение технологии микроволновых фотонов на платформах Spaceborne и Air. Таким образом, интегрированная технология микроволнового фотонного фотона становится важной поддержкой для нарушения применения микроволнового фотона в военной электронной информационной системе и полностью воспроизводить преимущества технологии микроволнового фотона.
В настоящее время технология фотонной интеграции на основе SI и технология фотонной интеграции на основе INP становятся все более и более зрелыми после многих лет разработки в области оптической коммуникации, и на рынок было помещено множество продуктов. Однако для применения микроволнового фотона есть некоторые проблемы в этих двух видах технологий интеграции фотонов: например, нелинейный электрооптический коэффициент модулятора Si и модулятора INP противоречит высокой линейности и больших динамическим характеристикам, выполненным технологией микроволнового фотона; Например, кремниевый оптический переключатель, который реализует переключение оптического пути, будь то на основе тепло-оптического эффекта, пьезоэлектрического эффекта или эффекта дисперсии инъекции носителей, имеет проблемы с медленной скоростью переключения, энергопотребления и потребления тепла, которые не могут соответствовать быстрому сканированию пучка и крупной масштабной масштабной масштабной масштаб.
Lithium niobate всегда был первым выбором на высокой скоростиэлектрооптическая модуляцияМатериалы из-за его превосходного линейного электрооптического эффекта. Однако традиционный литий -ниобатэлектрооптический модуляторизготовлен из массивного кристаллического материала лития ниобата, а размер устройства очень большой, что не может удовлетворить потребности интегрированной технологии микроволнового фотона. Как интегрировать материалы лития ниобата с линейным электрооптическим коэффициентом в интегрированную технологическую систему микроволнового фотонного фотона стали целью соответствующих исследователей. В 2018 году исследовательская группа из Гарвардского университета в Соединенных Штатах впервые сообщила о технологии фотонной интеграции, основанной на тонкоплентной литиях Niobate в природе, потому что технология обладает преимуществами высокой интеграции, большой электрооптической полосы модуляции и высокой линейности электрооптического эффекта, когда-то запущенная, она сразу же вызвала академическую и промышленную внимание в области фотоамериканской интеграции. С точки зрения применения микроволнового фотона, в этом документе рассматривается влияние и значимость технологии интеграции фотонов, основанную на тонкоплентной литиях ниобате на разработку технологии микроволнового фотона.
Тонкоплентный литий -материал ниобате и тонкая пленкамодулятор лития ниобата
В последние два года появился новый тип материала нитии-ниобата, то есть пленка лития ниобата отшелушивается из массивного кристалла лития ниобата с помощью метода «нарезов ионов» и связана с Si-пластином с помощью слоя кремнезема с образованием LNOI (Linbo3-On-On-On-On-On-On-On-On-On-On-On-in. Волноводы гребня с высотой более чем 100 нанометров могут быть запечатлены на тонкопленевых материалах лития ниобата путем оптимизированного процесса сухого травления, и эффективные разность от преломления, сформированные волновообразные, могут достигать более 0,8 (намного выше, чем преломляющие показатели традиционных волновых волн с ног. Микроволновое поле при разработке модулятора. Таким образом, полезно достичь более низкого полуволнового напряжения и большей полосы модуляции в более короткой длине.
Появление литиевого литиевого лития ниобат-субмикронного волновода разбивает узкое место высокого напряжения вождения традиционного электрооптического модулятора лития ниобата. Расстояние расстояния электродов может быть уменьшено до ~ 5 мкМ, а перекрытие между электрическим полем и поле оптического режима значительно увеличено, а Vπ · L уменьшается с более чем 20 В · см до менее чем 2,8 В · см. Следовательно, при том же полуоволном напряжении, длина устройства может быть значительно снижена по сравнению с традиционным модулятором. В то же время, после оптимизации параметров ширины, толщины и интервала перемещенного волнового электрода, как показано на рисунке, модулятор может иметь способность сверхвысокой пропускной способности более 100 ГГц.
Рис.1 (А) Расчетное распределение режимов и (B) Изображение поперечного сечения волновода LN
Рис.2 (A （） Waveguide и Electrode Structure и (B) Coreplate модулятора LN
Сравнение тонкопленочных модуляторов лития ниобата с традиционными коммерческими модуляторами лития ниобата, кремниевыми модуляторами на основе кремния и модуляторами фосфида индий (INP) и другими существующими высокоскоростными электрооптическими модуляторами, основные параметры сравнения включают::
(1) полуволновое продукт длины вольт (Vπ · L, V · см), измерение эффективности модуляции модулятора, тем меньше значение, тем выше эффективность модуляции;
(2) 3 дБ модуляции полосы пропускания (ГГц), которая измеряет реакцию модулятора на высокочастотную модуляцию;
(3) Потеря оптической вставки (DB) в области модуляции. Из таблицы видно, что тонкоплентный литий-модулятор Niobate имеет очевидные преимущества в пропускной способности модуляции, полу-волне напряжения, оптической потери интерполяции и так далее.
Кремний, как и краеугольный камень интегрированной оптоэлектроники, был разработан до сих пор, процесс является зрелым, его миниатюризация способствует крупномасштабной интеграции активных/пассивных устройств, и его модулятор широко и глубоко изучен в области оптической связи. Электрооптическим механизмом модуляции кремния является в основном истощение носителей, инъекция носителей и накопление носителей. Среди них пропускная способность модулятора является оптимальной с механизмом истощения линейной степени, но поскольку оптическое распределение поля перекрывается с неравномерностью области истощения, этот эффект будет вводить нелинейные искажения второго порядка, а межмодуляция третьего порядка приведет к уменьшению отключения в AMPLITICE-IPTRITIOD.
Модулятор INP обладает выдающимися электрооптическими эффектами, а многослойная структура квантовой скважины может реализовать ультра-высокую скорость и низкие модуляторы напряжения вождения с Vπ · L до 0,156 В · мм. Тем не менее, изменение показателя преломления с электрическим полем включает в себя линейные и нелинейные термины, а увеличение интенсивности электрического поля сделает эффект второго порядка заметным. Следовательно, кремниевые и INP-модуляторы должны применять смещение для образования PN-соединения при работе, а PN-соединение вызовет поглощение потерь. Тем не менее, размер модулятора этих двух невелик, коммерческий размер модулятора INP составляет 1/4 от модулятора LN. Высокая эффективность модуляции, подходящая для высокой плотности и коротких цифровых оптических сети передачи, таких как центры обработки данных. Электрооптический эффект лития ниобата не имеет механизма поглощения света и низкой потерь, что подходит для когерентного на большие расстоянияОптическое общениес большой пропускной способностью и высокой скоростью. В применении микроволнового фотона электрооптические коэффициенты Si и INP нелинейные, что не подходит для системы микроволнового фотонного фотона, которая преследует высокую линейность и большую динамику. Материал лития ниобата очень подходит для применения микроволнового фотона из-за его полностью линейного коэффициента электрооптической модуляции.
Пост времени: апрель-22-2024