Hoogwaardige elektro-optische modulator: dunnefilmlithiumniobaatmodulator

Hoogwaardige elektro-optische modulator:dunne film lithium niobaat modulator

Een elektro-optische modulator (EOM-modulator) is een modulator die gebruikmaakt van het elektro-optische effect van bepaalde elektro-optische kristallen en die snelle elektronische signalen in communicatieapparaten kan omzetten in optische signalen. Wanneer het elektro-optische kristal wordt blootgesteld aan een aangelegd elektrisch veld, verandert de brekingsindex van het kristal en veranderen de optische golfkarakteristieken van het kristal dienovereenkomstig. Dit zorgt voor modulatie van de amplitude, fase en polarisatietoestand van het optische signaal en zet het snelle elektronische signaal in het communicatieapparaat om in een optisch signaal door middel van modulatie.

Momenteel zijn er drie hoofdtypenelektro-optische modulatorenop de markt: siliciumgebaseerde modulatoren, indiumfosfidemodulatoren en dunnefilmmodulatorenlithium niobaat modulatorSilicium heeft geen directe elektro-optische coëfficiënt, de prestaties zijn algemener en alleen geschikt voor de productie van transceivermodules voor gegevensoverdracht over korte afstanden, hoewel indiumfosfide geschikt is voor transceivermodules voor optische communicatienetwerken over middellange afstanden, maar de integratieprocesvereisten zijn extreem hoog, de kosten zijn relatief hoog en de toepassing kent bepaalde beperkingen. Daarentegen is lithium niobaat kristal niet alleen rijk aan foto-elektrisch effect, set fotorefractief effect, niet-lineair effect, elektro-optisch effect, akoestisch optisch effect, piëzo-elektrisch effect en thermo-elektrisch effect zijn gelijk aan één, en dankzij zijn roosterstructuur en rijke defectstructuur kunnen veel eigenschappen van lithium niobaat sterk worden gereguleerd door kristalsamenstelling, element doping, valentietoestand controle, enz. Bereik superieure foto-elektrische prestaties, zoals de elektro-optische coëfficiënt van maximaal 30,9 pm / V, aanzienlijk hoger dan indiumfosfide, en heeft een klein chirp-effect (chirp-effect: verwijst naar het fenomeen dat de frequentie binnen de puls met de tijd verandert tijdens het laserpulstransmissieproces. Een groter chirp-effect resulteert in een lagere signaal-ruisverhouding en een niet-lineair effect), een goede extinctieverhouding (de gemiddelde vermogensverhouding van de "aan" -toestand van het signaal tot de "uit" -toestand) en superieure stabiliteit van het apparaat. Bovendien verschilt het werkingsmechanisme van de dunnefilm-lithiumniobaatmodulator van dat van de siliciummodulator en indiumfosfidemodulator. Deze modulatiemethoden maken gebruik van niet-lineaire modulatiemethoden, waarbij een lineair elektro-optisch effect wordt gebruikt om het elektrisch gemoduleerde signaal op de optische drager te laden. De modulatiesnelheid wordt voornamelijk bepaald door de prestaties van de microgolfelektrode, waardoor een hogere modulatiesnelheid en lineariteit, evenals een lager energieverbruik, kunnen worden bereikt. Gezien het bovenstaande is lithiumniobaat een ideale keuze geworden voor de productie van hoogwaardige elektro-optische modulatoren, die een breed scala aan toepassingen hebben in 100G/400G coherente optische communicatienetwerken en ultrasnelle datacenters, en lange transmissieafstanden van meer dan 100 kilometer kunnen bereiken.

Lithiumniobaat als subversief materiaal van de "fotonrevolutie", hoewel het vergeleken met silicium en indiumfosfide veel voordelen heeft, verschijnt het vaak in de vorm van een bulkmateriaal in het apparaat. Het licht is beperkt tot de vlakke golfgeleider gevormd door ionendiffusie of protonenuitwisseling. Het verschil in brekingsindex is meestal relatief klein (ongeveer 0,02) en de apparaatgrootte is relatief groot. Het is moeilijk om te voldoen aan de behoeften van miniaturisatie en integratie vanoptische apparatenen de productielijn ervan verschilt nog steeds van de daadwerkelijke micro-elektronica proceslijn en er is een probleem van hoge kosten. Daarom is dunnefilmvorming een belangrijke ontwikkelingsrichting voor lithium niobaat voor gebruik in elektro-optische modulatoren.