Prednosti i značaj tankog filma litijum niobate u integriranoj mikrovalnoj fotonskoj tehnologiji
Mikrovalna fotona tehnologijaIma prednosti velike radne propusnosti, snažne paralelne sposobnosti obrade i niskim gubitkom prijenosa, što može razbiti tehničko grlo tradicionalnog mikrovalnog sustava i poboljšati performanse vojne elektroničke informatičke opreme kao što su radarski, elektronički ratni, komunikacijski i mjerenje i kontrolu. Međutim, mikrovalni foton sistem zasnovan na diskretnim uređajima ima neke probleme poput velike količine, velike težine i slabe stabilnosti, što ozbiljno ograničava primjenu mikrotalasne foton tehnologije u svemirske i zračne platforme. Stoga integrirana mikrotalazna fostalna tehnologija postaje važna podrška za prekršaj aplikacije mikrovalnog fotona u vojnom elektroničkom informacionom sistemu i pružiti punu predstavu prednostima mikrotalasne foton tehnologije.
Trenutno, SI-satežena tehnologija integracije i integracija za integraciju u inp-u postale su sve više zrele nakon godina razvoja u oblasti optičke komunikacije, a na tržište je postavljeno puno proizvoda. Međutim, za primjenu mikrovalnog fotona postoje neki problemi u ove dvije vrste tehnologija integracije fotona: Na primjer, nelinearni elektrooptički koeficijent SI modulatora i unutrašnjeg modulatora suprotan je visokoj liniji i velikim dinamičkim karakteristikama tehnologijom za fotonsku tehnologiju; Na primjer, silicijum optički prekidač koji ostvaruje optičku stazu, čime se temelji na mestoelektričnom efektu ili disperzijskom efektu ili efektu za ubrizgavanje, ima problema spore brzine prebacivanja, potrošnju energije i potrošnju energije, koji ne mogu ispunjavati mikrovalne aplikacije za mikseru brzine i velikim mikrotalasnim fotonapom.
Litijum niobate uvijek je bio prvi izbor za veliku brzinuElektrooptička modulacijamaterijali zbog odličnog linearnog elektro-optičkog efekta. Međutim, tradicionalni litijum niobateElektro-optički modulatorNapravljen je od masivnog litijumskog kristalnog materijala za niobate, a veličina uređaja je vrlo velika, što ne može udovoljiti potrebama integrirane mikrotalasne fotonske tehnologije. Kako integrirati litijumske niobate materijale s linearom elektrooptičkim koeficijentom u integrirani mikrotalasni fotonop tehnologiji postao je cilj relevantnih istraživača. U 2018. godini, istraživački tim sa Harvard Univerziteta u Sjedinjenim Državama izvijestio je o tehnologiji za integraciju u tankim filmom, jer tehnologija ima prednosti visokog integracije, i velike linearnosti elektro-optičkog efekta, odmah je izazvalo akademsku i industrijsku pažnju na polju fotonske integracije i mikrotalasne fotonike. Iz perspektive mikrovalne foton aplikacije, ovaj papir pregledava utjecaj i značaj tehnologije za fotonsku integraciju na temelju tankog filma litijum niobate na razvoju mikrovalne foton tehnologije.
Tanka filma Litijum Niobate materijal i tanki filmLitijum niobate modulator
Posljednjih dvije godine pojavio se novi tip litijum-niobate materijala, odnosno litijumski niobatinski film je iz masivnog litijum-niobate kristala po metodi "ionskog reza" i vezan za SI vafl sa lakim materijalom od tankog filma u ovom papiru. Ridge valovodi s visinom više od 100 nanometara može se isctivati na tankim filmom, a optimizirani proces suhog etching-a, a na slici reflektivne indekse valovitih valoga od 0,02), kao što je prikazano na slici 1. Slika, olakšava se polje svjetlošću s mikrovalnim poljem kada Dizajn modulatora. Dakle, korisno je postići niži napon napona napona i veću modulacijsku propusnost u kraćim dužinom.
Pojava malog gubitka litijum niobate popisni valovodi valobit prekida grlo visokog vožnjenog napona tradicionalnog litijum niobate elektro-optičkog modulatora. Razmak elektrode može se smanjiti na ~ 5 μm, a preklapanje između električnog polja i polja optičkog načina rada uvelike se povećava, a vπ · ja smanjuje se iz više od 20 V · cm na manje od 2,8 V · cm. Stoga, pod istim napon napola vala, dužina uređaja može se ublažiti u usporedbi s tradicionalnim modulatorom. Istovremeno, nakon optimizacije parametara širine, debljine i interval putne valne elektrode, kao što je prikazano na slici, modulator može imati mogućnost ultra visokim modulacijskim propusnim širinom veće od 100 GHz.
Sl.1 (a) Izračunata distribucija režima i (b) Slika presjeka u ln wavetuide
Sl.2 (a) Struktura valovog punja i elektrode i (b) coreplate od ln modulatora
Poređenje tankog filma litijum niobate modulatora sa tradicionalnim litijumskim komercijalnim modulatorima, silicijumske modulatore i modulatorima indijum fosfide (inp) i drugi postojeći elektro-optički modulatori velike brzine, glavne parametre usporedbe uključuju:
(1) Polu-talasni proizvod volta (VΠ · L, V · CM), mjerenje modulacijskog učinkovitosti modulatora, manja vrijednost, to je veća efikasnost modulacije;
(2) 3 db modulacijska propusnost (GHz), koja mjeri odgovor modulatora na visokofrekventnu modulaciju;
(3) optički gubitak umetanja (DB) u modulacijskoj regiji. Može se vidjeti iz tablice koji tanki film litijum niobate modulator ima očite prednosti u modulacijskoj propusnosti, napon polu talasa, optički gubitak interpolacije i tako dalje.
Silicijum, kao kamen temeljac integriranog optoelektronike, proces je zreli, njegova minijatura pogoduje na veliko integraciju aktivnih / pasivnih uređaja, a njegov modulator je bio široko i duboko proučen u polju optičke komunikacije. Mehanizam elektro-optičkog modulacije silicijuma uglavnom je prevođenje prevoznika, akumulacija za ubrizgavanje nosača i nosač. Među njima je opseg modulatora optimalan sa linearnim diplomiranim mehanizmom za prevladavanje, ali zato što se optička polja preklapa sa nejednakošću distorzijskog poremećaja i poremećaja treće narudžbe, zajedno sa apsorpcijskim efektom nosača na svjetlo, koji će dovesti do smanjenja izobličenja optičke modulacije i izobličenja signala.
INP modulator ima izvanredne elektro-optičke efekte, a višeslojni kvantna struktura može realizirati ultra visoke brzine i niske vožnje modulatora sa VP · L do 0,156V · mm. Međutim, varijacija indeksa refrakcija električnim poljem uključuje linearne i nelinearne pojmove, a povećanje intenziteta električnog polja učinit će ugledan drugi poredak. Stoga, Silicon i Inp Electro-optički modulatori moraju primijeniti pristranost kako bi se formirali PN spoj kada rade, a PN Junction će donijeti gubitak apsorpcije u svjetlost. Međutim, veličina modulatora ove dvije je mala, komercijalna INP modulatora je 1/4 u LN modulatora. Visoka modulacijska efikasnost, pogodna za digitalne prenosne prijenosne mreže visoke gustoće i kratke udaljenosti kao što su podatkovni centri. Elektrooptički učinak litijum-niobate nema mehanizam apsorpcije laganog i niskog gubitka, koji je pogodan za koherentnu udaljenostOptička komunikacijasa velikim kapacitetom i visokom stopom. U aplikaciji za mikrovalnu fotonu, elektro-optički koeficijenti SI i INP nelinearni su, što nije pogodno za mikrotalasni foton sistem koji slijedi visoku linearnost i veliku dinamiku. Litijum-niobatni materijal vrlo je pogodan za mikrotalasnu fotonsku aplikaciju zbog svog potpuno linearnog elektro-optičkog koeficijenta modulacije.
Vrijeme post: Apr-22-2024