Visokoperformansni elektrooptički modulator:Modulator tankog filma litijum niobata
Elektrooptički modulator (EOM modulator) je modulator napravljen korištenjem elektrooptičkog efekta određenih elektrooptičkih kristala, koji može pretvoriti brze elektronske signale u komunikacijskim uređajima u optičke signale. Kada se elektrooptički kristal podvrgne primijenjenom električnom polju, indeks prelamanja elektrooptičkog kristala će se promijeniti, a karakteristike optičkog vala kristala će se također promijeniti u skladu s tim, kako bi se ostvarila modulacija amplitude, faze i stanja polarizacije optičkog signala i pretvorio brzi elektronski signal u komunikacijskom uređaju u optički signal putem modulacije.
Trenutno postoje tri glavne vrsteelektrooptički modulatorina tržištu: modulatori na bazi silicija, modulatori indijum fosfida i tankoslojni modulatorimodulator litijum niobataMeđu njima, silicijum nema direktan elektrooptički koeficijent, performanse su opštije, pogodan samo za proizvodnju modulatora primopredajnog modula za prenos podataka na kratke udaljenosti, dok je indijum fosfid pogodan za primopredajni modul optičke komunikacijske mreže na srednje i velike udaljenosti, ali zahtjevi procesa integracije su izuzetno visoki, troškovi su relativno visoki, a primjena je podložna određenim ograničenjima. Nasuprot tome, kristal litijum niobata nije samo bogat fotoelektričnim efektom, već su i fotorefraktivni efekat, nelinearni efekat, elektrooptički efekat, akustični optički efekat, piezoelektrični efekat i termoelektrični efekat jednaki jedinici, a zahvaljujući svojoj rešetkastoj strukturi i bogatoj strukturi defekata, mnoga svojstva litijum niobata mogu se uveliko regulisati kristalnim sastavom, dopiranjem elemenata, kontrolom valentnog stanja itd. Postiže superiorne fotoelektrične performanse, kao što je elektrooptički koeficijent do 30,9 pm/V, što je znatno više od indijum fosfida, i ima mali cvrkutavi efekat (cvrkutavi efekat: odnosi se na fenomen da se frekvencija unutar impulsa mijenja s vremenom tokom procesa prenosa laserskog impulsa. Veći cvrkutavi efekat rezultira nižim odnosom signala i šuma i nelinearnim efektom), dobar odnos ekstinkcije (prosječan odnos snage "uključenog" stanja signala i njegovog "isključenog" stanja) i superiornu stabilnost uređaja. Osim toga, mehanizam rada tankoslojnog modulatora litijum niobata razlikuje se od mehanizma rada modulatora na bazi silicija i modulatora indijum fosfida koji koriste nelinearne metode modulacije, koji koriste linearni elektrooptički efekat za učitavanje električno moduliranog signala na optički nosač, a brzina modulacije je uglavnom određena performansama mikrotalasne elektrode, tako da se može postići veća brzina i linearnost modulacije, kao i manja potrošnja energije. Na osnovu navedenog, litijum niobat je postao idealan izbor za pripremu visokoperformansnih elektrooptičkih modulatora, koji imaju širok spektar primjene u 100G/400G koherentnim optičkim komunikacijskim mrežama i ultrabrzim podatkovnim centrima, te mogu postići velike udaljenosti prijenosa veće od 100 kilometara.
Litijum niobat kao subverzivni materijal "fotonske revolucije", iako u poređenju sa silicijumom i indijum fosfidom ima mnoge prednosti, često se pojavljuje u obliku rasutog materijala u uređaju. Svjetlost je ograničena na ravni talasovod formiran jonskom difuzijom ili protonskom izmjenom. Razlika indeksa prelamanja je obično relativno mala (oko 0,02), a veličina uređaja je relativno velika. Teško je zadovoljiti potrebe minijaturizacije i integracije.optički uređaji, a njegova proizvodna linija se i dalje razlikuje od stvarne mikroelektronske procesne linije, te postoji problem visokih troškova, tako da je formiranje tankog filma važan smjer razvoja litijum niobata koji se koristi u elektrooptičkim modulatorima.
Vrijeme objave: 24. decembra 2024.