Viena no svarīgākajām optiskā modulatora īpašībām ir tā modulācijas ātrums jeb joslas platums, kam jābūt vismaz tikpat lielam kā pieejamajai elektronikai. Tranzistori ar pārejas frekvencēm, kas ir krietni virs 100 GHz, jau ir demonstrēti 90 nm silīcija tehnoloģijā, un ātrums vēl vairāk palielināsies, samazinoties minimālajam elementu izmēram [1]. Tomēr mūsdienu silīcija modulatoru joslas platums ir ierobežots. Silīcijam nepiemīt χ(2)-nelinearitāte tā centrosimetriskās kristāliskās struktūras dēļ. Spriegota silīcija izmantošana jau ir devusi interesantus rezultātus [2], taču nelinearitāte vēl neļauj izmantot praktiskas ierīces. Tāpēc mūsdienīgākie silīcija fotoniskie modulatori joprojām balstās uz brīvo nesēju dispersiju pn vai kontaktu savienojumos [3–5]. Ir pierādīts, ka uz priekšu nobīdītiem savienojumiem sprieguma un garuma reizinājums ir tik zems kā VπL = 0,36 V mm, bet modulācijas ātrumu ierobežo minoritātes nesēju dinamika. Tomēr, izmantojot elektriskā signāla iepriekšēju uzsvaru [4], ir ģenerēts datu pārraides ātrums 10 Gbit/s. Tā vietā, izmantojot apgrieztās pozīcijas pārejas, joslas platums ir palielināts līdz aptuveni 30 GHz [5,6], bet sprieguma un garuma reizinājums pieauga līdz VπL = 40 V mm. Diemžēl šādi plazmas efekta fāzes modulatori rada arī nevēlamu intensitātes modulāciju [7], un tie nelineāri reaģē uz pielietoto spriegumu. Tomēr progresīviem modulācijas formātiem, piemēram, QAM, ir nepieciešama lineāra reakcija un tīra fāzes modulācija, padarot elektrooptiskā efekta (Pokelsa efekta [8]) izmantošanu īpaši vēlamu.
2. SOH pieeja
Nesen ir ierosināta silīcija-organiskā hibrīda (SOH) pieeja [9–12]. SOH modulatora piemērs ir parādīts 1. attēlā (a). Tas sastāv no spraugas viļņvada, kas vada optisko lauku, un divām silīcija sloksnēm, kas elektriski savieno optisko viļņvadu ar metāla elektrodiem. Elektrodi atrodas ārpus optiskā modālā lauka, lai izvairītos no optiskajiem zudumiem [13], 1. attēls (b). Ierīce ir pārklāta ar elektrooptisku organisku materiālu, kas vienmērīgi aizpilda spraugu. Modulācijas spriegumu pārvada metāla elektriskais viļņvads, un tas krītas pāri spraugai, pateicoties vadošajām silīcija sloksnēm. Iegūtais elektriskais lauks pēc tam maina refrakcijas indeksu spraugā, izmantojot īpaši ātru elektrooptisko efektu. Tā kā spraugas platums ir aptuveni 100 nm, daži volti ir pietiekami, lai radītu ļoti spēcīgus modulējošus laukus, kas ir lielākās daļas materiālu dielektriskās izturības lieluma robežās. Struktūrai ir augsta modulācijas efektivitāte, jo gan modulējošie, gan optiskie lauki ir koncentrēti spraugas iekšpusē, 1. attēls (b) [14]. Patiešām, pirmās SOH modulatoru implementācijas ar darbību zem sprieguma [11] jau ir parādītas, un ir demonstrēta sinusoidāla modulācija līdz 40 GHz [15,16]. Tomēr izaicinājums zemsprieguma ātrdarbīgu SOH modulatoru izveidē ir izveidot ļoti vadošu savienojošo sloksni. Ekvivalentā shēmā spraugu var attēlot ar kondensatoru C un vadošās sloksnes ar rezistoriem R, 1. att. (b). Atbilstošā RC laika konstante nosaka ierīces joslas platumu [10,14,17,18]. Lai samazinātu pretestību R, ir ierosināts leģēt silīcija sloksnes [10,14]. Lai gan leģēšana palielina silīcija sloksņu vadītspēju (un tādējādi palielina optiskos zudumus), rodas papildu zaudējumu sods, jo elektronu mobilitāti pasliktina piemaisījumu izkliede [10,14,19]. Turklāt jaunākie ražošanas mēģinājumi uzrādīja negaidīti zemu vadītspēju.
Pekinas Rofea Optoelectronics Co., Ltd., kas atrodas Ķīnas "Silīcija ielejā" – Pekinas Džungguancuņas rajonā, ir augsto tehnoloģiju uzņēmums, kas veltīts vietējo un ārvalstu pētniecības iestāžu, pētniecības institūtu, universitāšu un uzņēmumu zinātniskās pētniecības personāla apkalpošanai. Mūsu uzņēmums galvenokārt nodarbojas ar neatkarīgu optoelektronisko produktu pētniecību un izstrādi, projektēšanu, ražošanu un pārdošanu, kā arī nodrošina inovatīvus risinājumus un profesionālus, personalizētus pakalpojumus zinātniskajiem pētniekiem un rūpniecības inženieriem. Pēc gadiem ilgas neatkarīgas inovācijas tas ir izveidojis bagātīgu un perfektu fotoelektrisko produktu sēriju, ko plaši izmanto pašvaldību, militārajā, transporta, elektroenerģijas, finanšu, izglītības, medicīnas un citās nozarēs.
Mēs ceram uz sadarbību ar jums!
Publicēšanas laiks: 2023. gada 29. marts