Hegere yntegreare tinne film lithium niobate elektro-optyske modulator

Hege lineariteitelektro-optyske modulatoren magnetron foton applikaasje
Mei de tanimmende easken fan kommunikaasjesystemen, om de transmissie-effisjinsje fan sinjalen fierder te ferbetterjen, sille minsken fotonen en elektroanen fusearje om komplementêre foardielen te berikken, en mikrogolffotonika sil berne wurde. De elektro-optyske modulator is nedich foar it konvertearjen fan elektrisiteit nei ljocht ynmagnetron fotonyske systemen, en dizze kaai stap bepaalt meastal de prestaasjes fan it hiele systeem. Sûnt de konverzje fan radio frekwinsje sinjaal nei optysk domein is in analoog sinjaal proses, en gewoaneelektro-optyske modulatorshawwe inherent nonlinearity, der is serieuze sinjaal ferfoarming yn de konverzje proses. Om likernôch lineêre modulaasje te berikken, wurdt it bestjoeringspunt fan 'e modulator meastentiids fêstmakke op it ortogonale biaspunt, mar it kin noch altyd net foldwaan oan' e easken fan mikrogolffotonlink foar de lineariteit fan 'e modulator. Elektro-optyske modulators mei hege lineariteit binne driuwend nedich.

De hege snelheid brekingsyndeks modulaasje fan silisium materialen wurdt meastal berikt troch de frije carrier plasma dispersion (FCD) effekt. Sawol it FCD-effekt as PN-knooppuntmodulaasje binne net-lineêr, wat de silisiummodulator minder lineêr makket as de lithiumniobatmodulator. Lithium niobate materialen eksposearje poerbêstelektro-optyske modulaasjeeigenskippen fanwege har Pucker-effekt. Tagelyk hat lithium niobate materiaal de foardielen fan grutte bânbreedte, goede modulaasje skaaimerken, lege ferlies, maklike yntegraasje en komptabiliteit mei semiconductor proses, it brûken fan tinne film lithium niobate te meitsjen hege-optreden elektro-optyske modulator, ferlike mei silisium hast gjin "koarte plaat", mar ek om hege linigens te berikken. Tinne film lithium niobate (LNOI) elektro-optyske modulator op isolator is wurden in kânsrike ûntwikkeling rjochting. Mei de ûntwikkeling fan tinne film lithium niobate materiaal tarieding technology en waveguide ets technology, de hege konverzje effisjinsje en hegere yntegraasje fan tinne film lithium niobate elektro-optyske modulator is wurden it fjild fan ynternasjonale akademy en yndustry.

Skaaimerken fan tinne film lithium niobate
Yn 'e Feriene Steaten hat DAP AR-planning de folgjende evaluaasje makke fan lithiumniobatmaterialen: as it sintrum fan' e elektroanyske revolúsje neamd wurdt nei it silisiummateriaal dat it mooglik makket, dan is it berteplak fan 'e fotonika-revolúsje wierskynlik neamd nei lithiumniobaat . Dit komt omdat lithium niobate yntegreart elektro-optyske effekt, akoesto-optyske effekt, piezoelectric effekt, thermoelectric effekt en photorefractive effekt yn ien, krekt as silisium materialen op it mêd fan optyk.

Yn termen fan optyske oerdracht eigenskippen, InP materiaal hat de grutste on-chip transmissie ferlies fanwege de opname fan ljocht yn de meast brûkte 1550nm band. SiO2 en silisium nitride hawwe de bêste oerdracht skaaimerken, en it ferlies kin berikke it nivo fan ~ 0.01dB / cm; Op it stuit kin it ferlies fan tinne-film lithium niobate waveguide it nivo fan 0.03dB / cm berikke, en it ferlies fan tinne-film lithium niobate waveguide hat it potinsjeel om fierder te ferminderjen mei de trochgeande ferbettering fan it technologyske nivo yn 'e takomst. Dêrom sil de tinne film lithium niobate materiaal sjen litte goede prestaasjes foar passive ljocht struktueren lykas fotosyntetyske paad, shunt en microring.

Yn termen fan ljocht generaasje, allinnich InP hat de mooglikheid om emit ljocht direkt; Dêrom, foar it tapassen fan magnetron fotonen, is it nedich om yntrodusearje de InP basearre ljocht boarne op de LNOI basearre fotonyske yntegrearre chip troch de wei fan backloading welding of epitaxial groei. Yn termen fan ljocht modulaasje, it is hjirboppe beklamme dat tinne film lithium niobate materiaal is makliker te berikken gruttere modulaasje bânbreedte, legere heal-wave spanning en legere oerdracht ferlies as InP en Si. Boppedat is de hege lineariteit fan elektro-optyske modulaasje fan tinne film lithium niobate materialen essinsjeel foar alle mikrogolf foton applikaasjes.

Yn termen fan optyske routing makket de hege snelheid elektro-optyske reaksje fan tinne film lithium niobate materiaal de LNOI basearre optyske switch by steat fan hege-snelheid optyske routing switching, en it enerzjyferbrûk fan sokke hege-snelheid switching is ek hiel leech. Foar de typyske tapassing fan yntegreare mikrogolffotontechnology hat de optysk kontroleare beamforming-chip it fermogen fan hege snelheid te wikseljen om te foldwaan oan 'e behoeften fan snelle beam-scanning, en de skaaimerken fan ultra-leech enerzjyferbrûk binne goed oanpast oan' e strange easken fan grutte -skaal faze array systeem. Hoewol't de InP basearre optyske switch kin ek realisearje hege-snelheid optyske paad switching, it sil yntrodusearje grutte lûd, benammen as de multilevel optyske switch wurdt cascaded, de lûd koëffisjint sil wurde serieus minder. Silisium-, SiO2- en silisiumnitridematerialen kinne allinich optyske paden wikselje troch it thermo-optyske effekt of dragerdispersjonseffekt, dat de neidielen hat fan hege enerzjyferbrûk en stadige skeakelsnelheid. As de arraygrutte fan 'e faze array grut is, kin it net oan 'e easken fan enerzjyferbrûk foldwaan.

Yn termen fan optyske amplification, desemiconductor optyske fersterker (SOA) basearre op InP hat west folwoeksen foar kommersjeel gebrûk, mar it hat de neidielen fan hege lûd koëffisjint en lege sêding útfier macht, dat is net befoarderlik foar de tapassing fan magnetron fotonen. It parametryske amplifikaasjeproses fan tinne-film lithium niobate waveguide basearre op periodike aktivearring en inverzje kin lege lûd en hege krêft op-chip optyske fersterking berikke, dy't goed foldwaan kin oan 'e easken fan yntegreare mikrogolffotontechnology foar on-chip optyske amplification.

Yn termen fan ljocht detection, de tinne film lithium niobate hat goede oerdracht skaaimerken nei ljocht yn 1550 nm band. De funksje fan fotoelektryske konverzje kin net realisearre wurde, dus foar mikrogolffotonapplikaasjes, om te foldwaan oan 'e behoeften fan fotoelektryske konverzje op' e chip. InGaAs- as Ge-Si-deteksje-ienheden moatte wurde yntrodusearre op LNOI-basearre fotonyske yntegreare chips troch efterladen fan welding of epitaksiale groei. Yn termen fan koppeling mei glêstried, omdat de glêstried sels is SiO2 materiaal, it modus fjild fan SiO2 waveguide hat de heechste oerienkommende graad mei de modus fjild fan glêstried, en de koppeling is de meast handige. De modus fjild diameter fan de sterk beheind waveguide fan tinne film lithium niobate is oer 1μm, dat is hiel oars as de modus fjild fan glêstried, dus goede modus spot transformaasje moat wurde útfierd te passen it modus fjild fan glêstried.

Yn termen fan yntegraasje, oft ferskate materialen hawwe in hege yntegraasje potinsje hinget benammen op de bûge straal fan de waveguide (beynfloede troch de beheining fan de waveguide modus fjild). De sterk beheinde waveguide lit in lytsere bûgen radius, dat is mear befoarderlik foar it realisearjen fan hege yntegraasje. Dêrom hawwe tinne-film lithium niobate waveguides it potinsjeel om hege yntegraasje te berikken. Dêrom makket it uterlik fan tinne film lithium niobate it mooglik foar lithium niobate materiaal om echt spylje de rol fan optyske "silisium". Foar it tapassen fan magnetronfotonen binne de foardielen fan tinne film lithium niobate dúdliker.