Ýokary çyzyklylykelektro-optik modulýatorwe mikrotolkunly foton ulanylyşy
Aragatnaşyk ulgamlarynyň artýan talaplary bilen, signallaryň geçirijilik netijeliligini has-da ýokarlandyrmak maksady bilen, adamlar özara üstünlik gazanmak üçin fotonlary we elektronlary birleşdirerler we mikrotolkunly fotonika dörer. Elektro-optiki modulýator elektrik energiýasyny ýagtylyga öwürmek üçin gerek.mikrotolkunly fotonik ulgamlar, we bu esasy ädim, adatça, tutuş ulgamyň işini kesgitleýär. Radio ýygylyk signalyny optiki domene öwürmek analog signal prosesi bolany üçin we adatyelektro-optiki modulýatorlaröz içine alýan çyzykly dällige eýe bolansoň, öwrülme prosesinde çynlakaý signal bozulmasy bar. Takmynan çyzykly modulýasiýa ýetmek üçin modulýatoryň iş nokady adatça ortogonal egrilik nokadynda berkidilýär, ýöne ol henizem modulýatoryň çyzyklylygy üçin mikrotolkun foton baglanyşygynyň talaplaryna laýyk gelip bilmeýär. Ýokary çyzyklylyga eýe bolan elektro-optik modulýatorlar gyssagly zerurlyk döredýär.
Kremniý materiallarynyň ýokary tizlikli refraktiv görkeziji modulýasiýasy, adatça, erkin daşaýjy plazma dispersiýasy (FCD) täsiri arkaly gazanylýar. FCD täsiri we PN birleşme modulýasiýasy çyzykly däl, bu bolsa kremniý modulýatory litium niobaty modulýatoryna garanyňda has az çyzykly edýär. Litiý niobaty materiallary ajaýyp görkezýär.elektro-optiki modulýasiýaPakker täsiri sebäpli häsiýetler. Şol bir wagtyň özünde, litium niobaty materialy uly geçirijilik ukyby, gowy modulýasiýa häsiýetleri, pes ýitgi, aňsat integrasiýa we ýarymgeçiriji proses bilen utgaşyklylyk, ýokary öndürijilikli elektro-optiki modulýator ýasamak üçin inçe plýonkaly litium niobaty ulanmak ýaly artykmaçlyklara eýedir, kremniý bilen deňeşdirilende "gysga plastinka" diýen ýaly ýok, şeýle hem ýokary çyzyklylyga ýetmek üçin. Inçe plýonkaly litium niobaty (LNOI) izolýatordaky elektro-optiki modulýator geljegi uly ösüş ugry boldy. Inçe plýonkaly litium niobaty material taýýarlamak tehnologiýasynyň we tolkun geçirijisiniň aşındyryş tehnologiýasynyň ösmegi bilen, inçe plýonkaly litium niobaty elektro-optiki modulýatorynyň ýokary konwersiýa netijeliligi we ýokary integrasiýa halkara akademiýasynyň we senagatynyň ugry boldy.
Inçe plýonkaly litium niobatyň häsiýetnamalary
Birleşen Ştatlarda DAP AR meýilnamalaşdyryş gullugy litium niobaty materiallarynyň aşakdaky bahalandyrmasyny geçirdi: eger elektron rewolýusiýasynyň merkezine ony mümkin edýän kremniý materialynyň ady berlen bolsa, onda fotonika rewolýusiýasynyň doglan ýeri litium niobaty ady bilen atlandyrylmagy mümkin. Sebäbi litium niobaty optika ulgamynda kremniý materiallary ýaly elektro-optiki effekti, akusto-optiki effekti, pýezoelektrik effekti, termoelektrik effekti we fotorefraktiw effekti bir ýerde jemleýär.
Optiki geçirijilik häsiýetleri babatda, InP materialy, umumy ulanylýan 1550nm zolakda ýagtylygyň siňdirilmegi sebäpli çipde iň uly geçirijilik ýitgisine eýedir. SiO2 we kremniý nitridi iň gowy geçirijilik häsiýetlerine eýedir we ýitgi ~ 0,01dB/sm3 derejesine ýetip biler; Häzirki wagtda, inçe plýonkaly litium niobaty tolkun geçirijisiniň tolkun geçirijisiniň ýitgisi 0,03dB/sm3 derejesine ýetip biler we geljekde tehnologiýa derejesiniň yzygiderli ýokarlanmagy bilen inçe plýonkaly litium niobaty tolkun geçirijisiniň ýitgisi has-da azalyp biler. Şonuň üçin, inçe plýonkaly litium niobaty materialy fotosintez ýoly, şunt we mikro halka ýaly passiw ýagtylyk gurluşlary üçin gowy netije görkezer.
Ýagtylyk döretmek babatda diňe InP gönüden-göni ýagtylyk çykarmaga ukyplydyr; Şonuň üçin mikrotolkunly fotonlary ulanmak üçin, LNOI esasly fotonik integrasiýa çipinde InP esasly ýagtylyk çeşmesini gaýtadan ýüklemek arkaly kebşirlemek ýa-da epitaksial ösüş arkaly ornaşdyrmak zerurdyr. Ýagtylyk modulýasiýasy babatda ýokarda inçe plýonkaly litium niobaty materialynyň InP we Si-den has uly modulýasiýa geçirijilik zolagyny, pes ýarym tolkun naprýaženiýesini we pes geçirijilik ýitgisini gazanmagyň has aňsatdygy nygtaldy. Mundan başga-da, inçe plýonkaly litium niobaty materiallarynyň elektro-optiki modulýasiýasynyň ýokary çyzyklylygy ähli mikrotolkunly foton ulanylyşlary üçin möhümdir.
Optiki marşrutlaşdyrma babatda, inçe plýonkaly litium niobat materialynyň ýokary tizlikli elektro-optiki jogaby LNOI esasyndaky optik açary ýokary tizlikli optik marşrutlaşdyrma geçişine ukyply edýär we şeýle ýokary tizlikli geçişiň energiýa sarp edilişi hem örän pes. Integrasiýa edilen mikrotolkunly foton tehnologiýasynyň adaty ulanylyşy üçin, optiki dolandyrylýan şöhle emele getirýän çip çalt şöhle skanirleme zerurlyklaryny kanagatlandyrmak üçin ýokary tizlikli geçiş ukybyna eýedir we örän pes energiýa sarp edilişiniň häsiýetnamalary uly möçberli fazaly massiw ulgamynyň berk talaplaryna gowy uýgunlaşdyrylandyr. InP esasyndaky optik açar ýokary tizlikli optiki ýol geçişini hem amala aşyryp bilse-de, ol uly şowhun döreder, esasanam köp derejeli optik açar kaskadlananda, şowhun koeffisiýenti düýpli ýaramazlaşar. Kremniý, SiO2 we kremniý nitridi materiallary optiki ýollary diňe termo-optiki täsir ýa-da daşaýjy dispersiýa täsiri arkaly geçiş edip bilýär, bu bolsa ýokary energiýa sarp edilişi we geçiş tizliginiň pes bolmagy ýaly kemçiliklere eýedir. Fazaly massiwiň massiw ölçegi uly bolanda, ol energiýa sarp edilişiniň talaplaryna laýyk gelip bilmeýär.
Optiki güýçlendirme babatda,ýarymgeçiriji optik güýçlendiriji (SOA) InP esasynda döredilen, täjirçilik maksatly ulanmak üçin kämilleşdi, ýöne onuň ýokary şowhun koeffisiýenti we pes doýgunlyk çykyş kuwwaty ýaly kemçilikleri bar, bu bolsa mikrotolkun fotonlarynyň ulanylmagyna amatly däl. Periodik aktiwleşdirme we inwersiýa esasynda inçe plýonkaly litium niobatyň tolkun geçirijisiniň parametrik güýçlendirme prosesi pes şowhuny we ýokary kuwwatly çipdäki optik güýçlendirmegi gazanyp biler, bu bolsa çipdäki optik güýçlendirme üçin integrasiýa edilen mikrotolkun foton tehnologiýasynyň talaplaryna doly laýyk gelip biler.
Ýagtylygy duýmak babatda, inçe plýonkaly litium niobaty 1550 nm diapazonda ýagtylyga gowy geçirijilik häsiýetlerine eýedir. Fotoelektrik öwrüliş funksiýasyny amala aşyrmak mümkin däl, şonuň üçin mikrotolkunly foton ulanylyşlary üçin çipde fotoelektrik öwrüliş zerurlyklaryny kanagatlandyrmak üçin. InGaAs ýa-da Ge-Si ýüze çykaryş enjamlary LNOI esasyndaky fotonik integrasiýa çiplerinde yzyna ýüklemek arkaly kebşirlemek ýa-da epitaksial ösüş arkaly ornaşdyrylmalydyr. Optiki süýüm bilen birleşme babatda, optiki süýümiň özi SiO2 materialy bolany üçin, SiO2 tolkun geçirijisiniň režim meýdany optiki süýümiň režim meýdany bilen iň ýokary gabat gelýän derejä eýedir we birleşdiriliş iň amatlydyr. Inçe plýonkaly litium niobatyň güýçli çäklendirilen tolkun geçirijisiniň režim meýdanynyň diametri takmynan 1μm, bu bolsa optiki süýümiň režim meýdanyndan düýpgöter tapawutlanýar, şonuň üçin optiki süýümiň režim meýdanyna gabat gelmek üçin režim nokadynyň degişli öwrülişi geçirilmelidir.
Integrasiýa babatda dürli materiallaryň ýokary integrasiýa potensialyna eýe bolup-bolmaýandygy, esasan, tolkun geçirijisiniň egilme radiusyna baglydyr (tolkun geçirijisiniň režim meýdanynyň çäklendirilmegi täsir edýär). Güýçli çäklendirilen tolkun geçirijisi has kiçi egilme radiusyna mümkinçilik berýär, bu bolsa ýokary integrasiýany amala aşyrmak üçin has amatlydyr. Şonuň üçin inçe plýonkaly litium niobaty tolkun geçirijileri ýokary integrasiýa ýetmek mümkinçiligine eýedir. Şonuň üçin inçe plýonkaly litium niobaty peýda bolmagy litium niobaty materialynyň hakykatdanam optiki "kremniý" roluny oýnamagyna mümkinçilik berýär. Mikrotolkun fotonlarynyň ulanylyşy üçin inçe plýonkaly litium niobaty artykmaçlyklary has aýdyňdyr.
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 23-nji apreli