Plānās plēves litija niobāta elektrooptiskā modulatora pētniecības progress

Pētījuma progressplānas plēves litija niobāta elektrooptiskais modulators

Elektrooptiskais modulators ir optiskās sakaru sistēmas un mikroviļņu fotoniskās sistēmas galvenā ierīce. Tas regulē gaismas izplatīšanos brīvā telpā vai optiskajā viļņvadā, mainot materiāla refrakcijas indeksu, ko izraisa pielietotais elektriskais lauks. Tradicionālais litija niobātselektrooptiskais modulatorsKā elektrooptiskais materiāls tiek izmantots litija niobāta masas materiāls. Monokristāla litija niobāta materiāls tiek lokāli leģēts, veidojot viļņvadu, izmantojot titāna difūzijas vai protonu apmaiņas procesu. Refrakcijas indeksa starpība starp serdes slāni un apvalka slāni ir ļoti maza, un viļņvadam ir slikta saistīšanās spēja ar gaismas lauku. Iepakotā elektrooptiskā modulatora kopējais garums parasti ir 5–10 cm.

Litija niobāta uz izolatora (LNOI) tehnoloģija nodrošina efektīvu veidu, kā atrisināt litija niobāta elektrooptiskā modulatora liela izmēra problēmu. Viļņvada kodola slāņa un apvalka slāņa refrakcijas indeksa starpība ir līdz pat 0,7, kas ievērojami uzlabo viļņvada optiskā režīma saistīšanas spēju un elektrooptiskās regulēšanas efektu, un ir kļuvusi par pētniecības centru elektrooptisko modulatoru jomā.

Mikroapstrādes tehnoloģijas attīstības rezultātā ir strauji attīstījusies uz LNOI platformas balstītu elektrooptisko modulatoru izstrāde, demonstrējot tendenci uz kompaktāku izmēru un nepārtrauktu veiktspējas uzlabošanos. Atkarībā no izmantotās viļņvada struktūras tipiskie plānslāņa litija niobāta elektrooptiskie modulatori ir tieši iegravēti viļņvada elektrooptiskie modulatori, uzlādēti hibrīdmodulatori.viļņvada modulatoriun hibrīdie silīcija integrētie viļņvada elektrooptiskie modulatori.

Pašlaik sausās kodināšanas procesa uzlabošana ievērojami samazina litija niobāta plānās plēves viļņvada zudumus, kores ielādes metode atrisina lielo kodināšanas procesa sarežģītības problēmu un ir realizējusi litija niobāta elektrooptisko modulatoru ar spriegumu, kas mazāks par 1 V pusviļņa, un kombinācija ar nobriedušu SOI tehnoloģiju atbilst fotonu un elektronu hibrīda integrācijas tendencei. Plānās plēves litija niobāta tehnoloģijai ir priekšrocības, realizējot zemu zudumu, mazu izmēru un lielu joslas platumu integrētu elektrooptisko modulatoru mikroshēmā. Teorētiski tiek prognozēts, ka 3 mm plānās plēves litija niobāts push-pull režīmā.M⁃Z modulatori3 dB elektrooptiskā joslas platums var sasniegt pat 400 GHz, un eksperimentāli sagatavotā plānās plēves litija niobāta modulatora joslas platums ir nedaudz virs 100 GHz, kas joprojām ir tālu no teorētiskās augšējās robežas. Uzlabojumi, ko nodrošina pamata strukturālo parametru optimizācija, ir ierobežoti. Nākotnē, no jaunu mehānismu un struktūru izpētes viedokļa, piemēram, standarta koplanārā viļņvada elektroda projektēšana kā segmentēts mikroviļņu elektrods, modulatora veiktspēju varētu vēl vairāk uzlabot.

Turklāt integrēta modulatora mikroshēmas iepakojuma realizācija un heterogēna integrācija ar lāzeriem, detektoriem un citām ierīcēm mikroshēmā ir gan iespēja, gan izaicinājums plāno kārtiņu litija niobāta modulatoru turpmākajai attīstībai. Plānās kārtiņas litija niobāta elektrooptiskajam modulatoram būs nozīmīgāka loma mikroviļņu fotonu, optiskās komunikācijas un citās jomās.