Jednou z nejdůležitějších vlastností optického modulátoru je jeho modulační rychlost nebo šířka pásma, která by měla být přinejmenším stejně rychlá jako dostupná elektronika. Tranzistory s tranzitními frekvencemi výrazně nad 100 GHz již byly prokázány v 90 nm silikonové technologii a rychlost se dále zvyšuje, protože minimální velikost prvku se zmenší [1]. Šířka pásma dnešních modulátorů na bázi křemíku je však omezená. Křemík nemá v důsledku své centro-symetrické krystalické struktury χ (2)-nenonlinearity. Použití napjatého křemíku již vedlo k zajímavým výsledkům [2], ale nelinearity dosud neumožňují praktická zařízení. Nejmodernější silikonové fotonické modulátory se proto stále spoléhají na rozptyl volného nosiče v PN nebo na křižovatkách PIN [3–5]. Ukázalo se, že dopředu zkreslené křižovatky vykazují produkt délky napětí tak nízký jako Vπl = 0,36 V mm, ale rychlost modulace je omezena dynamikou menšinových nosičů. Přesto byla generována datová rychlost 10 Gbit/s pomocí pre-důvodu elektrického signálu [4]. S použitím reverzních zkreslených křižovatek místo toho byla šířka pásma zvýšena na přibližně 30 GHz [5,6], ale produkt voltageLength vzrostl na Vπl = 40 V mm. Bohužel takové modulátory fáze plazmatického účinku vytvářejí také nežádoucí modulaci intenzity [7] a nelineárně reagují na aplikované napětí. Pokročilé modulační formáty, jako je QAM, však vyžadují lineární odezvu a čistou fázovou modulaci, což činí zvláště žádoucí využití elektrooptického účinku (efekt poblů [8]).
2. SOH přístup
Nedávno byl navržen přístup křemíku-organických hybridních (SOH) [9–12]. Příklad modulátoru SOH je znázorněn na obr. 1 (a). Skládá se z vlnovodu ve slotu, který vede optické pole, a dvou křemíkových proužků, které elektricky spojují optický vlnovod k kovovým elektrodám. Elektrody jsou umístěny mimo optické modální pole, aby se zabránilo optickým ztrátám [13], obr. 1 (b). Zařízení je potaženo elektrooptickým organickým materiálem, který rovnoměrně vyplňuje slot. Modulační napětí je přenášeno kovovým elektrickým vlnovodem a díky vodivým křemíkovým proužkům klesá přes slot. Výsledné elektrické pole poté změní index lomu ve štěrbině prostřednictvím ultrarychlého elektrooptického efektu. Protože slot má šířku v řádu 100 nm, několik voltů stačí k vytvoření velmi silných modulačních polí, která jsou v řádu velikosti dielektrické síly většiny materiálů. Struktura má vysokou účinnost modulace, protože modulace i optická pole jsou koncentrována uvnitř štěrbiny, obr. 1 (b) [14]. Ve skutečnosti již byly prokázány první implementace modulátorů SOH s operací dílčího vozu [11] a byla prokázána sinusová modulace až do 40 GHz [15,16]. Výzvou při budování vysokorychlostních modulátorů SOH s nízkým napětím je však vytvoření vysoce vodivého spojovacího proužku. V ekvivalentním obvodu může být slot reprezentován kondenzátorem C a vodivé proužky rezistory R, obr. 1 (b). Odpovídající časová konstanta RC určuje šířku pásma zařízení [10,14,17,18]. Za účelem snížení rezistence R bylo navrženo dopizovat křemíkové proužky [10,14]. Zatímco doping zvyšuje vodivost křemíkových proužků (a proto zvyšuje optické ztráty), jeden platí další trest ztráty, protože mobilita elektronů je narušena rozptylem nečistot [10,14,19]. Navíc nejnovější pokusy o výrobu vykazovaly neočekávaně nízkou vodivost.
Peking Rofea Optoelectronics Co., Ltd. se sídlem v čínském „Silicon Valley“-Peking Zhongguancun, je high-tech podnik věnovaný sloužícím domácím a zahraničním výzkumným institucím, ústavům, univerzitám a podnikovým vědeckým výzkumným pracovníkem. Naše společnost se zabývá hlavně nezávislým výzkumem a vývojem, designem, výrobou, prodejem optoelektronických produktů a poskytuje inovativní řešení a profesionální, personalizované služby pro vědecké výzkumné pracovníky a průmyslové inženýry. Po letech nezávislých inovací vytvořila bohatou a dokonalou řadu fotoelektrických produktů, které se široce používají v komunálním, vojenském, dopravě, elektrické energii, financích, vzdělávání, lékařském a jiném průmyslu.
Těšíme se na spolupráci s vámi!
Čas příspěvku: březen-29-2023