Augstas veiktspējas elektrooptiskais modulators: plānslāņa litija niobāta modulators

Augstas veiktspējas elektrooptiskais modulators:plānas plēves litija niobāta modulators

Elektrooptiskais modulators (EOM modulators) ir modulators, kas izgatavots, izmantojot noteiktu elektrooptisko kristālu elektrooptisko efektu, kas var pārveidot sakaru ierīcēs esošus ātrgaitas elektroniskos signālus optiskos signālos. Kad elektrooptiskais kristāls tiek pakļauts pielietotam elektriskajam laukam, mainīsies elektrooptiskā kristāla refrakcijas indekss, un attiecīgi mainīsies arī kristāla optiskā viļņa raksturlielumi, lai realizētu optiskā signāla amplitūdas, fāzes un polarizācijas stāvokļa modulāciju un, izmantojot modulāciju, pārveidotu sakaru ierīcē esošo ātrgaitas elektronisko signālu optiskā signālā.

Pašlaik pastāv trīs galvenie veidielektrooptiskie modulatoritirgū: uz silīcija bāzes veidoti modulatori, indija fosfīda modulatori un plānās plēves modulatorilitija niobāta modulatorsStarp tiem silīcijam nav tieša elektrooptiskā koeficienta, veiktspēja ir vispārīgāka, piemērota tikai īsa attāluma datu pārraides raidītāja moduļa modulatora ražošanai, indija fosfīds, lai gan ir piemērots vidēja un tālsatiksmes optiskā sakaru tīkla raidītāja moduļa ražošanai, taču integrācijas procesa prasības ir ārkārtīgi augstas, izmaksas ir salīdzinoši augstas, un pielietojumam ir zināmi ierobežojumi. Turpretī litija niobāta kristālam ir ne tikai bagātīgs fotoelektriskais efekts, bet arī fotorefrakcijas efekts, nelineārais efekts, elektrooptiskais efekts, akustiskais optiskais efekts, pjezoelektriskais efekts un termoelektriskais efekts ir vienādi ar vienu, un, pateicoties tā režģa struktūrai un bagātīgajai defektu struktūrai, daudzas litija niobāta īpašības var ievērojami regulēt ar kristāla sastāvu, elementu leģēšanu, valences stāvokļa kontroli utt. Tas sasniedz izcilu fotoelektrisko veiktspēju, piemēram, elektrooptisko koeficientu līdz 30,9 pm/V, kas ir ievērojami augstāks nekā indija fosfīdam, un tam ir neliels čirpēšanas efekts (čirpēšanas efekts: attiecas uz parādību, ka impulsa frekvence mainās laika gaitā lāzera impulsa pārraides procesā. Lielāks čirpēšanas efekts rada zemāku signāla un trokšņa attiecību un nelineāru efektu), laba ekstinkcijas attiecība (signāla "ieslēgtā" stāvokļa un "izslēgtā" stāvokļa vidējā jaudas attiecība) un izcila ierīces stabilitāte. Turklāt plānās plēves litija niobāta modulatora darbības mehānisms atšķiras no silīcija bāzes modulatora un indija fosfīda modulatora darbības mehānisma, izmantojot nelineāras modulācijas metodes, kas izmanto lineāru elektrooptisko efektu, lai ielādētu elektriski modulētu signālu uz optiskā nesēja, un modulācijas ātrumu galvenokārt nosaka mikroviļņu elektroda veiktspēja, tāpēc var panākt lielāku modulācijas ātrumu un linearitāti, kā arī zemāku enerģijas patēriņu. Pamatojoties uz iepriekš minēto, litija niobāts ir kļuvis par ideālu izvēli augstas veiktspējas elektrooptisko modulatoru sagatavošanai, kuriem ir plašs pielietojumu klāsts 100G/400G koherentos optisko sakaru tīklos un īpaši ātrdarbīgos datu centros, un tie var sasniegt lielus pārraides attālumus, kas pārsniedz 100 kilometrus.

Litija niobāts kā "fotonu revolūcijas" graujošs materiāls, lai gan salīdzinājumā ar silīciju un indija fosfīdu ir daudz priekšrocību, ierīcē tas bieži parādās kā masveida materiāls, gaisma ir ierobežota ar plaknes viļņvadu, kas veidojas jonu difūzijas vai protonu apmaiņas rezultātā, refrakcijas indeksa starpība parasti ir relatīvi maza (aptuveni 0,02), ierīces izmērs ir relatīvi liels. Ir grūti apmierināt miniaturizācijas un integrācijas vajadzības.optiskās ierīces, un tā ražošanas līnija joprojām atšķiras no faktiskās mikroelektronikas procesa līnijas, un pastāv augsto izmaksu problēma, tāpēc plāno kārtiņu veidošana ir svarīgs litija niobāta, ko izmanto elektrooptiskajos modulatoros, attīstības virziens.