Výhody a význam lithia niobte tenkého filmu v integrované technologii mikrovlnné trouby
Technologie mikrovlnné troubyMá výhody velké pracovní šířky pásma, silné schopnosti paralelního zpracování a nízké ztráty přenosu, což má potenciál prolomit technické úzké místo tradičního mikrovlnného systému a zlepšit výkon vojenských elektronických informačních zařízení, jako je radar, elektronické válčení, komunikace a měření a kontrolu. Mikrovlnný fotonový systém založený na diskrétních zařízeních však má určité problémy, jako je velký objem, těžká hmotnost a špatná stabilita, což vážně omezuje aplikaci technologie mikrovlnných fotonů v prostorových a vzdušných platformách. Proto se integrovaná technologie mikrovlnné fotonové technologie stává důležitou podporou pro rozbití aplikace mikrovlnného fotonu ve vojenském elektronickém informačním systému a poskytuje plnou hru výhodám technologie mikrovlnné fotonové technologie.
V současné době se po letech vývoje v oblasti optické komunikace v oblasti vývoje v oblasti optické komunikace staly technologií fotonické integrace založené na SI a technologii fotonické integrace založené na INP a na trh bylo uvedeno mnoho produktů. Avšak pro aplikaci mikrovlnného fotonu existují v těchto dvou druzích technologií integrace fotonů určité problémy: například nelineární elektrooptický koeficient SI modulátoru a modulátoru INP je v rozporu s vysokou linearitou a velkými dynamickými vlastnostmi, které probíhají technologií mikrovlnných fotonů; Například optický přepínač křemíku, který si uvědomuje přepínání optické cesty, ať už na základě tepelně-optického efektu, piezoelektrického účinku nebo efektu disperze nosiče, má problémy s pomalou přepínací rychlostí, spotřebou energie a spotřebě tepla, který nemůže splňovat rychlé skenování paprsků a velkých mikrovlnných fotonových aplikacích.
Lithium niobát byl vždy první volbou pro vysokou rychlostElektrooptická modulaceMateriály kvůli svému vynikajícímu lineárnímu elektrooptickému účinku. Tradiční lithium niobát všakElektrooptický modulátorje vyroben z masivního krystalového materiálu lithia niobate a velikost zařízení je velmi velká, která nemůže vyhovět potřebám integrované technologie mikrovlnné trouby. Cílem relevantních vědců se stalo integrovaní materiálů lithia niobátů s lineárním elektrooptickým koeficientem do integrovaného technologického technologického technologického systému. V roce 2018 výzkumný tým z Harvardské univerzity ve Spojených státech poprvé informoval o technologii fotonické integrace založené na přírodě lithia lithia lithia v přírodě, protože tato technologie má výhody vysoké integrace, velké elektrooptické modulační šířky pásma a vysokou linearitu elektrooptického účinku, jakmile byla zahájena, okamžitě vyvolala akademickou a průmyslovou pozornost, která byla okamžitě zahájena. Z pohledu aplikace mikrovlnné fotonové aplikace shrnuje tento článek vliv a význam technologie integrace fotonu založené na tenkém lithiovém niobatu na vývoj technologie mikrovlnných fotonů.
Tenký film lithium niobate a tenký filmlithium niobate modulátor
V posledních dvou letech se objevil nový typ lithiového niobtového materiálu, tj. Film lithia niobátu je odlupován z masivního lithia niobtátového krystalu metodou „iontového krájení“ a vázáno na SI destičku s křemičitým pufrovým vrstvam, aby vytvořila lnit (linbo3-on-isulátor) [5], který je v pláci nazýván tenkém materiálem. Vlnovody hřebene s výškou více než 100 nanometrů mohou být leptány na tenkém filmu lithium niobte materiály optimalizovaným procesem suchého leptání a efektivní refrakční index rozdíl vlnových vlnovodů může dosáhnout více než 0,8 (mnohem vyšší než refrakční indexový rozdíl v lithiovém vlnovosti, což je promícháno s tím, že je snadnější s tím, že je snadnější pro to, že je snadnější pro to, že je to snadnější, aby to bylo snadnější. Při navrhování modulátoru mikrovlnné pole. Je tedy prospěšné dosáhnout nižšího napětí poločasů a větší modulační šířku pásma v kratší délce.
Vzhled submikronového vlnovodu s nízkým ztrátou lithia niobate narušuje úzký profil vysoce hnací napětí tradičního lithia niobate elektrooptického modulátoru. Szestup elektrod může být snížen na ~ 5 μm a překrývání mezi elektrickým polem a pole optického režimu se výrazně zvyšuje a Vπ · l klesá z více než 20 V · cm na méně než 2,8 V · cm. Proto může být při stejném napětí poloviční vlny délka zařízení ve srovnání s tradičním modulátorem výrazně snížena. Současně po optimalizaci parametrů šířky, tloušťky a intervalu elektrody putující vlny, jak je znázorněno na obrázku, může modulátor mít schopnost ultra vysoké modulační šířky pásma větší než 100 GHz.
Obr.1 （A） Vypočítaná distribuce režimu a （B） Obrázek průřezu vlnovodu LN
Obr.
Porovnání modulátorů lithia niobate s tenkým filmem s tradičními komerčními modulátory lithia niobátů, modulátory na bázi křemíku a modulátory fosfidu india (IND) a dalšími stávajícími vysokorychlostními elektrooptickými modulátory, zahrnují hlavní parametry srovnání:
(1) Produkt s poloviční vlnovou voltou (Vπ · l, v · cm), měření modulační účinnosti modulátoru, tím menší je hodnota, tím vyšší je účinnost modulace;
(2) 3 dB modulační šířka pásma (GHz), která měří reakci modulátoru na vysokofrekvenční modulaci;
(3) Ztráta optické inzerce (DB) v modulační oblasti. Z tabulky je patrné, že modulátor lithia niobate tenkého filmu má zjevné výhody v modulační šířce pásma, napětí poloviční vlny, ztrátu optické interpolace atd.
Křemík, jako základní kámen integrované optoelektroniky, byl dosud vyvinut, proces je zralý, jeho miniaturizace přispívá k rozsáhlé integraci aktivních/pasivních zařízení a jeho modulátor byl široce a hluboce studován v oblasti optické komunikace. Elektrooptický modulační mechanismus křemíku je hlavně deplinování nosiče, injekce nosiče a akumulace nosiče. Mezi nimi je šířka pásma modulátoru optimální s mechanismem vyčerpání nosiče lineárního stupně, ale protože se distribuce optického pole překrývá s nejednotností depleční oblasti, tento účinek zavede nelineární zkreslení druhého řádu a termín třetího řádu, který je spojen s optickou modulací a signalizací a signalizační síť a optická modulaci a signalizační podmínky optického modulace.
Modulátor INP má vynikající elektrooptické účinky a vícevrstvá struktura kvantové studny může realizovat ultra vysokou rychlost a nízké modulátory napětí s Vπ · l až 0,156 V · mm. Variace indexu lomu s elektrickým polem však zahrnuje lineární a nelineární termíny a zvýšení intenzity elektrického pole bude prominentní efekt druhého řádu. Elektrooptické modulátory křemíku a INP proto musí, aby při práci vytvořily PN křižovatku, a Pn Junction přinese ztrátu absorpce na světlo. Velikost modulátoru těchto dvou je však malá, velikost komerčního modulátoru INP je 1/4 modulátoru LN. Vysoká účinnost modulace, vhodná pro sítí s vysokou hustotou a digitální optické přenosy s vysokou hustotou a krátkou vzdáleností, jako jsou datová centra. Elektrooptický účinek lithia niobte nemá žádný mechanismus absorpce světla a nízkou ztrátu, což je vhodné pro koherentní na dlouhé vzdálenostiOptická komunikaces velkou kapacitou a vysokou sazbou. V aplikaci mikrovlnného fotonu jsou elektrooptické koeficienty SI a INP nelineární, což není vhodné pro mikrovlnný fotonový systém, který sleduje vysokou linearitu a velkou dynamiku. Materiál lithia niobátu je velmi vhodný pro aplikaci mikrovlnného fotonu kvůli jeho zcela lineárnímu elektrooptickému modulačnímu koeficientu.
Čas příspěvku: APR-22-2024