Jedno od najvažnijih svojstava optičkog modulatora je njegova brzina modulacije ili propusni opseg, koji bi trebao biti barem jednak brzini dostupne elektronike. Tranzistori s tranzitnim frekvencijama znatno iznad 100 GHz već su demonstrirani u 90 nm silicijumskoj tehnologiji, a brzina će se dodatno povećavati kako se smanjuje minimalna veličina elementa [1]. Međutim, propusni opseg današnjih modulatora na bazi silicija je ograničen. Silicijum ne posjeduje χ(2)-nelinearnost zbog svoje centro-simetrične kristalne strukture. Upotreba napregnutog silicija već je dovela do zanimljivih rezultata [2], ali nelinearnosti još uvijek ne omogućavaju praktične uređaje. Najsavremeniji silicijumski fotonski modulatori se stoga i dalje oslanjaju na disperziju slobodnih nosilaca u pn ili pin spojevima [3–5]. Pokazalo se da spojevi polarizovani u smjeru naprijed pokazuju proizvod napona i dužine nizak kao što je VπL = 0,36 V mm, ali je brzina modulacije ograničena dinamikom manjinskih nosilaca. Ipak, brzine podataka od 10 Gbit/s su generirane uz pomoć prenaglaska električnog signala [4]. Korištenjem obrnuto polariziranih spojeva umjesto toga, propusni opseg je povećan na oko 30 GHz [5,6], ali je proizvod napona i dužine porastao na VπL = 40 V mm. Nažalost, takvi fazni modulatori plazma efekta također proizvode neželjenu modulaciju intenziteta [7] i nelinearno reagiraju na primijenjeni napon. Napredni formati modulacije poput QAM-a, međutim, zahtijevaju linearni odziv i čistu faznu modulaciju, što čini iskorištavanje elektrooptičkog efekta (Pockelsov efekat [8]) posebno poželjnim.
2. SOH pristup
Nedavno je predložen pristup silicijum-organskog hibrida (SOH) [9–12]. Primjer SOH modulatora prikazan je na slici 1(a). Sastoji se od proreznog talasovoda koji vodi optičko polje i dvije silicijumske trake koje električno povezuju optički talasovod sa metalnim elektrodama. Elektrode se nalaze izvan optičkog modalnog polja kako bi se izbjegli optički gubici [13], slika 1(b). Uređaj je obložen elektrooptičkim organskim materijalom koji ravnomjerno ispunjava prorez. Modulirajući napon se prenosi metalnim električnim talasovodom i opada preko proreza zahvaljujući provodljivim silicijumskim trakama. Rezultirajuće električno polje zatim mijenja indeks prelamanja u prorezu kroz ultrabrzi elektrooptički efekat. Budući da prorez ima širinu reda veličine 100 nm, nekoliko volti je dovoljno za generiranje vrlo jakih modulirajućih polja koja su reda veličine dielektrične čvrstoće većine materijala. Struktura ima visoku efikasnost modulacije jer su i modulirajuća i optička polja koncentrirana unutar proreza, slika 1(b) [14]. Zaista, prve implementacije SOH modulatora sa subvoltnim radom [11] su već prikazane, a demonstrirana je i sinusoidna modulacija do 40 GHz [15,16]. Međutim, izazov u izgradnji niskonaponskih visokobrzinskih SOH modulatora je stvaranje visoko provodljive spojne trake. U ekvivalentnom kolu, utor može biti predstavljen kondenzatorom C, a provodljive trake otpornicima R, slika 1(b). Odgovarajuća vremenska konstanta RC određuje propusni opseg uređaja [10,14,17,18]. Kako bi se smanjio otpor R, predloženo je dopiranje silicijumskih traka [10,14]. Dok dopiranje povećava provodljivost silicijumskih traka (a time i povećava optičke gubitke), plaća se dodatna kazna za gubitke jer je pokretljivost elektrona narušena raspršivanjem nečistoća [10,14,19]. Štaviše, najnoviji pokušaji proizvodnje pokazali su neočekivano nisku provodljivost.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., smještena u kineskoj "Silikonskoj dolini" - Beijing Zhongguancun, je visokotehnološko preduzeće posvećeno pružanju usluga domaćim i stranim istraživačkim institucijama, istraživačkim institutima, univerzitetima i naučno-istraživačkom osoblju preduzeća. Naša kompanija se uglavnom bavi nezavisnim istraživanjem i razvojem, dizajnom, proizvodnjom i prodajom optoelektronskih proizvoda, te pruža inovativna rješenja i profesionalne, personalizirane usluge za naučne istraživače i industrijske inženjere. Nakon godina nezavisnih inovacija, formirala je bogatu i savršenu seriju fotoelektričnih proizvoda, koji se široko koriste u komunalnoj, vojnoj, transportnoj, elektroenergetskoj, finansijskoj, obrazovnoj, medicinskoj i drugim industrijama.
Radujemo se saradnji s Vama!
Vrijeme objave: 29. mart 2023.