Ìlànà gígamodulator elekitiro-opitikiàti ohun èlò fọ́tòn máìkrówéfù
Pẹ̀lú àwọn ohun tí a nílò fún àwọn ètò ìbánisọ̀rọ̀, láti lè mú kí agbára ìfiranṣẹ́ àwọn àmì pọ̀ sí i, àwọn ènìyàn yóò so àwọn fọ́tòn àti àwọn elektírónù pọ̀ láti ṣàṣeyọrí àwọn àǹfààní afikún, a ó sì rí àwọn fọ́tónọ́kì onímákrówéfù. A nílò ohun èlò ìyípadà iná mànàmáná láti yí iná padà sí ìmọ́lẹ̀ nínúAwọn eto microwave photonic, àti ìgbésẹ̀ pàtàkì yìí sábà máa ń pinnu iṣẹ́ gbogbo ètò náà. Nítorí pé ìyípadà àmì ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ rédíò sí agbègbè optical jẹ́ ìlànà àmì afọwọ́ṣe, àti pé ohun tí ó wọ́pọ̀ niàwọn olùmúdàgbàsókè oníná-ìmọ́lẹ̀Ní àìsí ìlà tí ó wà nínú ara wọn, ìyípadà àmì tó lágbára wà nínú ìlànà ìyípadà náà. Láti lè ṣe àṣeyọrí ìyípadà ìlà tí ó súnmọ́, ojú ibi iṣẹ́ ti modulator sábà máa ń dúró sí ojú ibi tí ó dúró sí orthogonal bias point, ṣùgbọ́n kò lè bá àwọn ohun tí a béèrè fún microwave photon link mu fún ìlà tí modulator náà ní mu. Àwọn modulators elekitiro-optic pẹ̀lú ìlà gíga ni a nílò ní kíákíá.
A sábà máa ń ṣe àtúnṣe ìtọ́kasí ìyípadà onípele gíga ti àwọn ohun èlò silicon nípa lílo ìyípadà plasma free carrier (FCD). Ìyípadà ìfúnpọ̀ FCD àti ìyípadà PN junction jẹ́ aláìlágbára, èyí tí ó mú kí silicon modulator kéré sí ìlà ju lithium niobate modulator lọ. Àwọn ohun èlò Lithium niobate hàn gbangba pé ó dára gan-an.iṣatunṣe ina-mọnamọnaÀwọn ohun ìní nítorí ipa Pucker wọn. Ní àkókò kan náà, ohun èlò lithium niobate ní àwọn àǹfààní ti bandwidth ńlá, àwọn ànímọ́ modulation tó dára, àdánù díẹ̀, ìṣọ̀kan tó rọrùn àti ìbáramu pẹ̀lú ilana semiconductor, lílo tinrin film lithium niobate láti ṣe electro-optical modulator tó ga, ní ìfiwéra pẹ̀lú silicon kò sí “short plate”, ṣùgbọ́n láti ṣe àṣeyọrí gíga linearity. Tinrin film lithium niobate (LNOI) electro-optic modulator lórí insulator ti di ìtọ́sọ́nà ìdàgbàsókè tó dájú. Pẹ̀lú ìdàgbàsókè ti tinrin film lithium niobate material technology àti waveguide etching technology, ìyípadà gíga àti ìṣọ̀kan gíga ti tinrin film lithium niobate electro-optic modulator ti di pápá ẹ̀kọ́ àti ilé iṣẹ́ kárí ayé.
Awọn abuda ti tinrin film litiumu niobate
Ní Orílẹ̀-èdè Amẹ́ríkà, ètò DAP AR ti ṣe àyẹ̀wò àwọn ohun èlò lithium niobate wọ̀nyí: tí a bá sọ orúkọ àárín ìyípadà ẹ̀rọ itanna náà ní orúkọ ohun èlò silicon tí ó mú kí ó ṣeé ṣe, nígbà náà, ó ṣeé ṣe kí a sọ orúkọ ibi tí ìyípadà photonics ti bẹ̀rẹ̀ sí í wáyé ní orúkọ lithium niobate. Èyí jẹ́ nítorí pé lithium niobate so agbára electro-optical, agbára acousto-optical, agbára piezoelectric, agbára thermoelectric àti agbára photorefractive pọ̀ mọ́ ara wọn, gẹ́gẹ́ bí ohun èlò silicon nínú ẹ̀ka optics.
Ní ti àwọn ànímọ́ ìyípadà ojú, ohun èlò InP ní àdánù ìyípadà lórí ìṣàn tí ó pọ̀ jùlọ nítorí gbígbà ìmọ́lẹ̀ nínú ìpele 1550nm tí a sábà máa ń lò. SiO2 àti silicon nitride ní àwọn ànímọ́ ìyípadà tí ó dára jùlọ, àdánù náà sì lè dé ìwọ̀n ~ 0.01dB/cm; Lọ́wọ́lọ́wọ́, àdánù ìpele ìṣàn waveguide ti thin-film lithium niobate le dé ìwọ̀n 0.03dB/cm, àti pípadánù ìṣàn waveguide tin-film lithium niobate le dínkù síi pẹ̀lú ìdàgbàsókè ìpele ìmọ̀-ẹ̀rọ ní ọjọ́ iwájú. Nítorí náà, ohun èlò tín-film lithium niobate yóò fi iṣẹ́ rere hàn fún àwọn ètò ìmọ́lẹ̀ aláìṣiṣẹ́ bíi ọ̀nà photosynthetic, shunt àti microring.
Ní ti ìṣẹ̀dá ìmọ́lẹ̀, InP nìkan ló ní agbára láti tú ìmọ́lẹ̀ jáde ní tààrà; Nítorí náà, fún lílo àwọn fọ́tòn máíkrówéfù, ó ṣe pàtàkì láti ṣe àgbékalẹ̀ orísun ìmọ́lẹ̀ tí ó dá lórí InP lórí ìkọ́pọ̀ fọ́tòn tó dá lórí LNOI nípa lílo ìkọ́pọ̀ tàbí ìdàgbàsókè epitaxial. Ní ti lílo ìkọ́pọ̀ ìmọ́lẹ̀, a ti tẹnumọ́ rẹ̀ lókè pé ohun èlò lithium niobate onírin rọrùn láti ṣe àṣeyọrí ìwọ̀n ìyípadà tó tóbi, foliteji ìdajì ìgbì omi tó kéré síi àti pípadánù ìyípadà tó kéré síi ju InP àti Si lọ. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, ìlà gíga ti lílo ìkọ́pọ̀ iná mànàmáná ti àwọn ohun èlò lithium niobate onírin ṣe pàtàkì fún gbogbo àwọn ohun èlò fọ́tòn máíkrówéfù.
Ní ti ọ̀nà ìtọ́sọ́nà optical, ìdáhùn electro-optical iyara gíga ti ohun èlò tín-tín lithium niobate mú kí ìyípadà optical tí ó da lórí LNOI lè yí ìyípadà optical iyara gíga ga, àti pé agbára ìyípadà iyàrá gíga bẹ́ẹ̀ náà kéré gan-an. Fún lílo ìlànà lílo ẹ̀rọ photon microwave tí a ṣepọ, ìṣùpọ̀ beamforming tí a darí ní agbára ìyípadà iyàrá gíga láti bá àìní ìwòran iyàrá iyara mu, àti àwọn ànímọ́ ti agbára lílo agbára púpọ̀ ni a bá àwọn ìbéèrè tí ó muna ti ètò ìpele ńlá. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ìyípadà optical tí ó da lórí InP tún lè ṣe ìyípadà ipa ọ̀nà optical iyara gíga, yóò mú ariwo ńlá wá, pàápàá jùlọ nígbà tí a bá ṣe ìyípadà optical multilevel, ìṣọ̀kan ariwo yóò bàjẹ́ gidigidi. Ohun èlò Silicon, SiO2 àti silicon nitride nìkan lè yí àwọn ipa ọ̀nà optical padà nípasẹ̀ ipa thermo-optical tàbí ipa ìtúpalẹ̀ carrier, èyí tí ó ní àwọn àléébù ti agbára gíga àti iyàrá ìyípadà lọ́ra. Nígbà tí ìwọ̀n array ti array phased bá tóbi, kò lè bá àwọn ìbéèrè ti agbára lílo mu.
Ní ti ìdàgbàsókè opitika,amplifier opitika semiconductor (SOA) tí a gbé kalẹ̀ lórí InP ti dàgbà fún lílo ní ọjà, ṣùgbọ́n ó ní àwọn àléébù ti ìṣọ̀kan ariwo gíga àti agbára ìjáde ìṣànra díẹ̀, èyí tí kò ṣe ìrànlọ́wọ́ fún lílo àwọn fọ́tòn onímákrówéfù. Ìlànà ìṣànra parametric ti ìwé-ìtọ́sọ́nà waveguide lithium niobate tinrin tí ó dá lórí ìṣiṣẹ́ àti ìyípadà lẹ́ẹ̀kọ̀ọ̀kan lè ṣe àṣeyọrí ariwo kékeré àti ìṣànra optical on-chip agbára gíga, èyí tí ó lè bá àwọn ohun tí a béèrè fún ìmọ̀-ẹ̀rọ fọ́tòn onímákrówéfù tí a ti ṣepọ fún ìṣànra optical on-chip mu dáadáá.
Ní ti wíwá ìmọ́lẹ̀, lithium niobate onírin ní àwọn ànímọ́ ìyípadà tó dára sí ìmọ́lẹ̀ ní 1550 nm band. Iṣẹ́ ìyípadà photoelectric kò ṣeé ṣe, nítorí náà fún àwọn ohun èlò microwave photon, láti lè bá àìní ìyípadà photoelectric lórí chip náà mu. Àwọn ẹ̀rọ ìwádìí InGaAs tàbí Ge-Si gbọ́dọ̀ wà lórí àwọn eerun photonic tí a fi LNOI ṣe nípa lílo ìsopọ̀pọ̀ backloading tàbí ìdàgbàsókè epitaxial. Ní ti ìsopọ̀pọ̀ pẹ̀lú okùn opitika, nítorí pé okùn opitika fúnra rẹ̀ jẹ́ ohun èlò SiO2, okùn opitika SiO2 waveguide ní ìwọ̀n ìbáramu tó ga jùlọ pẹ̀lú okùn opitika mode, ìsopọ̀pọ̀ náà sì rọrùn jùlọ. Okùn opitika mode ti okùn opitika tinrin lithium niobate tí a dínkù gidigidi jẹ́ nǹkan bí 1μm, èyí tí ó yàtọ̀ pátápátá sí okùn opitika mode, nítorí náà, a gbọ́dọ̀ ṣe àyípadà ipo tó yẹ láti bá okùn opitika mode mu.
Ní ti ìṣọ̀kan, bóyá onírúurú ohun èlò ní agbára ìṣọ̀kan gíga sinmi lórí rédíọ̀mù ìtẹ̀sí ti ìtọ́sọ́nà waveguide (tí ó ní ipa lórí ìdíwọ̀n pápá ipò ìtọ́sọ́nà waveguide). Ìtọ́sọ́nà waveguide tí ó ní ìdíwọ́ gidigidi ń fún rédíọ̀mù ìtẹ̀sí kékeré láàyè, èyí tí ó ṣe pàtàkì sí ìmúṣẹ ìṣọ̀kan gíga. Nítorí náà, àwọn ìtọ́sọ́nà waveguide lithium niobate tín-tín ní agbára láti ṣe àṣeyọrí ìṣọ̀kan gíga. Nítorí náà, ìfarahàn rédíọ̀mù lithium niobate mú kí ó ṣeé ṣe fún ohun èlò lithium niobate láti ṣe ipa gidi gẹ́gẹ́ bí “silicon optical”. Fún lílo àwọn photon microwave, àwọn àǹfààní ti rédíọ̀mù lithium niobate tín-tín jẹ́ kedere síi.
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Oṣù Kẹrin-23-2024