Jednou z nejdůležitějších vlastností optického modulátoru je jeho modulační rychlost neboli šířka pásma, která by měla být minimálně tak rychlá jako dostupná elektronika.Tranzistory s přenosovými frekvencemi výrazně vyššími než 100 GHz již byly demonstrovány v 90 nm křemíkové technologii a rychlost se bude dále zvyšovat, jak se sníží minimální velikost prvku [1].Šířka pásma současných modulátorů na bázi křemíku je však omezená.Křemík nemá χ(2)-nelinearitu díky své centro-symetrické krystalické struktuře.Použití deformovaného křemíku již vedlo k zajímavým výsledkům [2], ale nelinearity zatím neumožňují praktická zařízení.Nejmodernější křemíkové fotonické modulátory proto stále spoléhají na disperzi volných nosných v pn nebo pinových spojích [3–5].Ukázalo se, že dopředné předpjaté spoje vykazují součin délky napětí tak nízký jako VπL = 0,36 V mm, ale rychlost modulace je omezena dynamikou menšinových nosičů.Přesto byly generovány datové rychlosti 10 Gbit/s s pomocí předběžného důrazu na elektrický signál [4].Použitím reverzně vychýlených spojů místo toho byla šířka pásma zvýšena na přibližně 30 GHz [5,6], ale součin délky napětí vzrostl na VπL = 40 V mm.Bohužel takové fázové modulátory s efektem plazmy také produkují nežádoucí modulaci intenzity [7] a reagují nelineárně na aplikované napětí.Pokročilé modulační formáty, jako je QAM, však vyžadují lineární odezvu a čistou fázovou modulaci, takže využití elektro-optického efektu (Pockelsův efekt [8]) je zvláště žádoucí.
2. SOH přístup
Nedávno byl navržen přístup křemík-organický hybrid (SOH) [9–12].Příklad SOH modulátoru je znázorněn na obr. 1(a).Skládá se ze štěrbinového vlnovodu, který vede optické pole, a dvou silikonových pásků, které elektricky spojují optický vlnovod s kovovými elektrodami.Elektrody jsou umístěny mimo optické modální pole, aby nedocházelo k optickým ztrátám [13], obr. 1(b).Zařízení je potaženo elektrooptickým organickým materiálem, který rovnoměrně vyplňuje štěrbinu.Modulační napětí je přenášeno kovovým elektrickým vlnovodem a klesá přes štěrbinu díky vodivým silikonovým páskům.Výsledné elektrické pole pak mění index lomu ve štěrbině prostřednictvím ultrarychlého elektrooptického efektu.Protože štěrbina má šířku v řádu 100 nm, stačí několik voltů k vytvoření velmi silných modulačních polí, která jsou v řádu velikosti dielektrické pevnosti většiny materiálů.Struktura má vysokou modulační účinnost, protože jak modulační, tak optická pole jsou soustředěna uvnitř slotu, obr. 1(b) [14].Již byly ukázány první implementace SOH modulátorů se subvoltovým provozem [11] a byla demonstrována sinusová modulace až do 40 GHz [15,16].Výzvou při budování nízkonapěťových vysokorychlostních modulátorů SOH je však vytvoření vysoce vodivého spojovacího pásu.V ekvivalentním obvodu může být štěrbina reprezentována kondenzátorem C a vodivé pásky rezistory R, obr. 1(b).Odpovídající časová konstanta RC určuje šířku pásma zařízení [10,14,17,18].Aby se snížil odpor R, bylo navrženo dopovat silikonové proužky [10,14].Zatímco doping zvyšuje vodivost křemíkových proužků (a tedy zvyšuje optické ztráty), platí se další ztráta, protože mobilita elektronů je narušena rozptylem nečistot [10,14,19].Navíc nejnovější výrobní pokusy ukázaly neočekávaně nízkou vodivost.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. se sídlem v čínském „Silicon Valley“ – Beijing Zhongguancun, je high-tech podnik, který slouží domácím a zahraničním výzkumným institucím, výzkumným ústavům, univerzitám a pracovníkům podnikového vědeckého výzkumu.Naše společnost se zabývá především nezávislým výzkumem a vývojem, návrhem, výrobou, prodejem optoelektronických produktů a poskytuje inovativní řešení a profesionální personalizované služby pro vědecké výzkumníky a průmyslové inženýry.Po letech nezávislých inovací vytvořila bohatou a dokonalou řadu fotoelektrických produktů, které jsou široce používány v komunálních, vojenských, dopravních, elektrických, finančních, vzdělávacích, lékařských a dalších průmyslových odvětvích.
Těšíme se na spolupráci s Vámi!
Čas odeslání: 29. března 2023