Vysoká linearitaElektrooptický modulátora aplikaci mikrovlnného fotonu
S rostoucími požadavky komunikačních systémů, aby se mohli dále zlepšit účinnost přenosu signálů, budou lidé spojit fotony a elektrony, aby dosáhli doplňkových výhod, a zrození mikrovlnné fotoniky. Elektrooptický modulátor je nutný pro přeměnu elektřiny na světloMikrovlnné fotonické systémya tento klíčový krok obvykle určuje výkon celého systému. Protože přeměna signálu radiofrekvenčního signálu na optickou doménu je analogovým signálním procesem a obyčejnáElektrooptické modulátorymají inherentní nelinearitu, v procesu přeměny dochází k vážnému zkreslení signálu. Aby bylo dosaženo přibližné lineární modulace, je provozní bod modulátoru obvykle fixován v bodě ortogonální zkreslení, ale stále nemůže splňovat požadavky mikrovlnné fotonové spojení pro linearitu modulátoru. Elektrooptické modulátory s vysokou linearitou jsou naléhavě nutné.
Modulace vysokorychlostního indexu lomu křemíkových materiálů je obvykle dosažena účinkem disperze plazmy volného nosiče (FCD). Jak modulace efektu FCD, tak modulace Pn Junction jsou nelineární, díky čemuž je křemíkový modulátor méně lineární než modulátor lithia niobate. Materiály lithia niobate vykazují vynikajícíElektrooptická modulacevlastnosti kvůli jejich efektu zvratu. Zároveň má materiál lithia niobate výhody velké šířky pásma, dobré modulační charakteristiky, nízkou ztrátu, snadnou integraci a kompatibilita s polovodičovým procesem, ale také k dosažení vysokého linia lithia niobate, aby se dosáhlo vysokého elektrooptického modulátoru, ve srovnání s téměř „krátkou deskou“, ale také k dosažení vysokého lineáru. Elektrooptický modulátor na izolátoru tenkého filmu lithium (LNOI) se stal slibným směrem vývoje. S vývojem technologie přípravy na přípravu materiálu lithia lithia a technologie leptání vlnovodu se stala vysokou účinností konverze a vyšší integrace elektrooptického modulátoru lithia niobate lithia.
Vlastnosti tenkého filmu lithia niobát
Ve Spojených státech Plánování DAP AR provedlo následující hodnocení materiálů lithia niobátů: Pokud je střed elektronické revoluce pojmenován podle křemíkového materiálu, který to umožňuje, bude pravděpodobně pojmenováno místo narození fotonické revoluce po lithiu. Je to proto, že lithium niobát integruje elektrooptický účinek, acoustio-optical efekt, piezoelektrický účinek, termoelektrický účinek a fotorefraktivní účinek v jednom, stejně jako křemíkové materiály v oblasti optiky.
Pokud jde o charakteristiky optického přenosu, materiál INP má největší ztrátu přenosu na čipu v důsledku absorpce světla v běžně používaném pásmu 1550nm. SIO2 a křemíkový nitrid mají nejlepší přenosové vlastnosti a ztráta může dosáhnout úrovně ~ 0,01 dB/cm; V současné době může ztráta vlnovodu vlnu vlnovodu vlnové vlnové vlnovod k hladině 0,03 dB/cm a ztráta tenkovrstvého lithia niobitského vlnu má potenciál být v budoucnu dále snížena s neustálým zlepšováním technologické úrovně. Proto bude materiál lithia niobate tenkého filmu vykazovat dobrý výkon pro pasivní světelné struktury, jako je fotosyntetická cesta, shunt a mikroring.
Pokud jde o generování světla, pouze INP má schopnost emitovat světlo přímo; Proto pro aplikaci mikrovlnných fotonů je nutné zavést světelný zdroj založený na INP na fotonickém integrovaném čipu založeném na LNOI způsobem zpětného zatížení svařování nebo epitaxiálního růstu. Pokud jde o modulaci světla, bylo výše zdůrazněno, že materiál lithia niobate tenkého filmu je snazší dosáhnout větší modulační šířky pásma, nižší poloviční vlnové napětí a nižší ztrátu přenosu než INP a SI. Kromě toho je pro všechny aplikace mikrovlnných fotonů nezbytná vysoká linearita elektrooptické modulace lithiových niobátů tenkého filmu.
Pokud jde o optické směrování, vysokorychlostní elektrooptická odezva tenkého filmu lithia niobit materiálu činí optický spínač na bázi LNOI schopného vysokorychlostního optického směrování a spotřeba energie takového vysokorychlostního přepínání je také velmi nízká. Pro typickou aplikaci integrované mikrovlnné fotonové technologie má opticky kontrolovaný čip vytvářející paprsek schopnost vysokorychlostního přepínání tak, aby vyhovoval potřebám rychlého skenování paprsků a charakteristiky ultra nízké spotřeby energie jsou dobře přizpůsobeny přísným požadavkům systému fázového pole. Ačkoli optický spínač založený na INP může také realizovat vysokorychlostní přepínání optické cesty, zavede velký šum, zejména pokud je víceúrovňový optický spínač kaskádován, koeficient šumu se vážně zhoršuje. Materiály křemíku, sio2 a křemíku nitridu mohou přepínat pouze optické cesty pouze prostřednictvím termoptického účinku nebo disperzního efektu nosiče, který má nevýhody vysoké spotřeby energie a pomalé přepínání. Když je velikost pole fázovaného pole velká, nemůže splňovat požadavky spotřeby energie.
Z hlediska optického zesíleníPolovodičový optický zesilovač (SOA) na základě INP bylo zralé pro komerční použití, ale má nevýhody vysokého šumového koeficientu a nízkého výstupního výkonu, který nepřispívá k aplikaci mikrovlnných fotonů. Proces parametrického amplifikace tenkovrstvého lithia niobte vlnovodu založeného na periodické aktivaci a inverzi může dosáhnout nízkého šumu a vysoce výkonného optického zesílení na čipu, což může dobře splňovat požadavky integrované technologie mikrovlnné trouby pro optické zesílení na čipu.
Pokud jde o detekci světla, má lithiový niobát tenkého filmu dobré přenosové vlastnosti na světlo v pásmu 1550 nm. Funkci fotoelektrické konverze nelze realizovat, takže u mikrovlnných fotonových aplikací, aby se vyhovovalo potřebám fotoelektrické konverze na čipu. Detekční jednotky INGAAS nebo GE-SI je třeba zavést na fotonických integrovaných čipech založených na LNOI pomocí zpětného svařování nebo epitaxiálního růstu. Pokud jde o spojení s optickým vláknem, protože samotný optický vlákno je materiál SIO2, má režim pole vlnovodu SIO2 nejvyšší stupeň shody s režimem pole optického vlákna a spojka je nejpohodlnější. Průměr pole v režimu silně omezeného vlnovodu lithia niobátu tenkého filmu je asi 1 μm, což se zcela liší od pole režimu optického vlákna, takže musí být provedena správná transformace bodu, aby odpovídala pole režimu optického vlákna.
Pokud jde o integraci, to, zda různé materiály mají vysoký integrační potenciál, závisí hlavně na poloměru ohybu vlnovodu (ovlivněno omezením pole režimu vlnovodu). Silně omezený vlnovod umožňuje menší poloměr ohybu, který více přispívá k realizaci vysoké integrace. Proto mají vlnovody tenkého filmu lithium niobátů potenciál dosáhnout vysoké integrace. Proto vzhled tenkého filmu lithia niobát umožňuje, aby materiál lithia niobátu skutečně hrál roli optického „křemíku“. Pro aplikaci mikrovlnných fotonů jsou výhody lithia niobate tenkého filmu jasnější.
Čas příspěvku: dubna-23-2024