Ynlieding ta de struktuer en prestaasjes fanTinne film lithium niobaat elektro-optyske modulator
An elektro-optyske modulatorbasearre op ferskate struktueren, golflingten en platfoarms fan tinne film lithium niobate, en in wiidweidige prestaasjeferliking fan ferskate soarten fanEOM-modulatoren, lykas in analyze fan it ûndersyk en de tapassing fantinne film lithium niobaat modulatorsyn oare fjilden.
1. Net-resonante holte tinne film lithium niobaat modulator
Dit type modulator is basearre op it poerbêste elektro-optyske effekt fan lithium niobaatkristal en is in wichtich apparaat foar it berikken fan optyske kommunikaasje mei hege snelheid en oer lange ôfstân. Der binne trije haadstrukturen:
1.1 MZI-modulator foar reizgjende weachelektrode: Dit is it meast typyske ûntwerp. De ûndersyksgroep Lončar oan 'e Harvard University berikte yn 2018 foar it earst in hege prestaasjesferzje, mei neifolgjende ferbetteringen ynklusyf kapasitive lading basearre op kwartssubstraten (hege bânbreedte mar net kompatibel mei silisiumbasearre) en silisiumbasearre kompatibel basearre op substraatholting, wêrtroch hege bânbreedte (>67 GHz) en hege-snelheidssinjaal (lykas 112 Gbit/s PAM4) oerdracht berikt wurdt.
1.2 Opklapbere MZI-modulator: Om de apparaatgrutte te ferkoartjen en oan te passen oan kompakte modules lykas QSFP-DD, wurde polarisaasjebehanneling, krúswellelieder- of omkearde mikrostruktuerelektroden brûkt om de apparaatlingte mei de helte te ferminderjen en in bânbreedte fan 60 GHz te berikken.
1.3 Koherinte ortogonale (IQ) modulator foar ienige/dûbele polarisaasje: Brûkt in modulaasjeformaat fan hege oarder om de oerdrachtsnelheid te ferbetterjen. De Cai-ûndersyksgroep oan 'e Sun Yat sen Universiteit berikte yn 2020 de earste on-chip ienige polarisaasje IQ-modulator. De dûbele polarisaasje IQ-modulator dy't yn 'e takomst ûntwikkele wurdt, hat bettere prestaasjes, en de ferzje basearre op in kwartsubstraat hat in rekord foar oerdrachtsnelheid fan ien golflingte fan 1,96 Tbit/s ynsteld.
2. Resonante holte-type tinne-film lithium niobaat modulator
Om ultra-lytse en grutte bânbreedte-modulatoren te berikken, binne d'r ferskate resonante holtestrukturen beskikber:
2.1 Fotonyske kristal (PC) en mikroringmodulator: Lin's ûndersyksgroep oan 'e Universiteit fan Rochester hat de earste fotonyske kristalmodulator mei hege prestaasjes ûntwikkele. Derneist binne ek mikroringmodulatoren foarsteld basearre op heterogene yntegraasje en homogene yntegraasje fan silisiumlithiumniobaat, wêrtroch't bânbreedtes fan ferskate GHz berikt wurde.
2.2 Bragg-rooster resonante holtemodulator: ynklusyf Fabry Perot (FP) holte, waveguide Bragg-rooster (WBG), en stadich ljocht (SL) modulator. Dizze struktueren binne ûntworpen om grutte, prosestolerânsjes en prestaasjes yn lykwicht te bringen, bygelyks, in 2 × 2 FP resonante holtemodulator berikt in ultragrutte bânbreedte fan mear as 110 GHz. De stadich ljochtmodulator basearre op keppele Bragg-rooster wreidet it wurkbânbreedteberik út.
3. Heterogene yntegreare tinne film lithium niobaat modulator
Der binne trije haadyntegraasjemetoaden om de kompatibiliteit fan CMOS-technology op silisium-basearre platfoarms te kombinearjen mei de poerbêste modulaasjeprestaasjes fan lithium niobaat:
3.1 Heterogene yntegraasje fan it bindingstype: Troch direkt te binen mei benzocyclobuteen (BCB) of silisiumdiokside wurdt tinne-film lithium niobaat oerdroegen nei in silisium- of silisiumnitrideplatfoarm, wêrtroch in yntegraasje op wafernivo en by hege temperatuer stabile is. De modulator toant in hege bânbreedte (>70 GHz, sels mear as 110 GHz) en hege-snelheids sinjaaloerdrachtmooglikheden.
3.2 Heterogene yntegraasje fan ôfsettingsgolfgeleidermateriaal: it ôfsetten fan silisium of silisiumnitride op tinne film lithium niobaat as in ladingsgolfgeleider berikt ek effisjinte elektro-optyske modulaasje.
3.3 Heterogene yntegraasje fan mikrotransferprintsjen (μ TP): Dit is in technology dy't nei ferwachting brûkt wurde sil foar produksje op grutte skaal, dy't prefabrykearre funksjonele apparaten oerdraacht nei doelchips fia apparatuer mei hege presyzje, wêrtroch komplekse neiferwurking foarkommen wurdt. It is mei súkses tapast op silisiumnitride en platfoarms op basis fan silisium, wêrby't bânbreedtes fan tsientallen GHz berikt wurde.
Gearfetsjend sketst dit artikel systematysk de technologyske roadmap fan elektro-optyske modulators basearre op tinne-film lithium niobaatplatfoarms, fan it neistribjen fan hege prestaasjes en grutte bânbreedte net-resonante holtestrukturen, it ferkennen fan miniaturisearre resonante holtestrukturen, en it yntegrearjen mei folwoeksen silisium-basearre fotonyske platfoarms. It demonstrearret it enoarme potinsjeel en trochgeande foarútgong fan tinne-film lithium niobaat modulators yn it trochbrekken fan 'e prestaasjeknelpunt fan tradisjonele modulators en it berikken fan hege-snelheid optyske kommunikaasje.
Pleatsingstiid: 31 maart 2026