Jedno od najvažnijih svojstava optičkog modulatora je njegova brzina modulacije ili propusni opseg, koji bi trebao biti barem jednako brz kao dostupna elektronika. Tranzistori sa tranzitnim frekvencijama znatno iznad 100 GHz već su demonstrirani u 90 nm silikonskoj tehnologiji, a brzina će se dalje povećavati kako se minimalna veličina karakteristike smanji [1]. Međutim, propusni opseg današnjih modulatora baziranih na silicijumu je ograničen. Silicijum nema χ(2)-nelinearnost zbog svoje centro-simetrične kristalne strukture. Upotreba napetog silicijuma već je dovela do zanimljivih rezultata [2], ali nelinearnosti još ne dozvoljavaju praktične uređaje. Najsavremeniji silicijumski fotonski modulatori se stoga i dalje oslanjaju na disperziju slobodnog nosioca u pn ili pin spojevima [3–5]. Pokazalo se da spojevi sa prednaprednim naponom pokazuju proizvod naponske dužine od VπL = 0,36 V mm, ali je brzina modulacije ograničena dinamikom manjinskih nosilaca. Ipak, brzine podataka od 10 Gbit/s su generirane uz pomoć prenaglašavanja električnog signala [4]. Koristeći spojeve sa obrnutom pristrasnošću, širina pojasa je povećana na oko 30 GHz [5,6], ali je proizvod dužine napona porastao na VπL = 40 V mm. Nažalost, takvi fazni modulatori sa efektom plazme proizvode i neželjenu modulaciju intenziteta [7] i nelinearno reagiraju na primijenjeni napon. Napredni modulacioni formati kao što je QAM zahtevaju, međutim, linearni odziv i čistu faznu modulaciju, što korišćenje elektrooptičkog efekta (Pokelsov efekat [8]) čini posebno poželjnim.
2. SOH pristup
Nedavno je predložen silicijum-organski hibrid (SOH) pristup [9-12]. Primjer SOH modulatora prikazan je na slici 1(a). Sastoji se od proreznog valovoda koji vodi optičko polje i dvije silikonske trake koje električno povezuju optički valovod s 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 nosi metalni električni talasovod i pada preko proreza zahvaljujući provodljivim silikonskim trakama. Rezultirajuće električno polje zatim mijenja indeks loma u prorezu kroz ultra brzi elektro-optički efekat. Budući da prorez ima širinu reda veličine 100 nm, nekoliko volti je dovoljno da se generiraju vrlo jaka modulirajuća polja koja su reda veličine dielektrične čvrstoće većine materijala. Struktura ima visoku modulacionu efikasnost budući da su i modulaciono i optičko polje koncentrisano unutar proreza, slika 1(b) [14]. Zaista, već su prikazane prve implementacije SOH modulatora sa pod-voltnim radom [11], a demonstrirana je i sinusoidna modulacija do 40 GHz [15,16]. Međutim, izazov u izgradnji niskonaponskih brzih SOH modulatora je stvaranje visoko provodljive spojne trake. U ekvivalentnom kolu utor se može predstaviti kondenzatorom C, a provodne trake otpornicima R, slika 1(b). Odgovarajuća RC vremenska konstanta određuje propusni opseg uređaja [10,14,17,18]. Kako bi se smanjio otpor R, predloženo je dopiranje silikonskih traka [10,14]. Dok dopiranje povećava provodljivost silikonskih traka (i samim tim povećava optičke gubitke), plaća se dodatna kazna za gubitak jer je pokretljivost elektrona narušena rasipanjem nečistoća [10,14,19]. Štaviše, najnoviji pokušaji izrade pokazali su neočekivano nisku provodljivost.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. koji se nalazi u kineskoj „Silicijskoj dolini“ – Beijing Zhongguancun, je visokotehnološko preduzeće posvećeno pružanju usluga domaćim i stranim istraživačkim institucijama, istraživačkim institutima, univerzitetima i osoblju za naučno istraživanje preduzeća. Naša kompanija se uglavnom bavi nezavisnim istraživanjem i razvojem, projektovanjem, proizvodnjom, prodajom optoelektronskih proizvoda i pruža inovativna rešenja i profesionalne, personalizovane usluge za naučne istraživače i industrijske inženjere. Nakon godina nezavisne inovacije, formirao je bogatu i savršenu seriju fotoelektričnih proizvoda, koji se široko koriste u komunalnoj, vojnoj, transportnoj, elektroenergetskoj, financijskoj, obrazovnoj, medicinskoj i drugim industrijama.
Radujemo se saradnji sa Vama!
Vrijeme objave: Mar-29-2023