Hoge lineariteitelektro-optische modulatoren magnetron foton -toepassing
Met de toenemende vereisten van communicatiesystemen, zullen mensen fotonen en elektronen versmelten om de transmissie -efficiëntie van signalen verder te verbeteren om complementaire voordelen te bereiken, en magnetronfotonica worden geboren. De elektro-optische modulator is nodig voor de omzetting van elektriciteit om erin te verlichtenmagnetron fotonische systemen, en deze belangrijke stap bepaalt meestal de prestaties van het hele systeem. Omdat de conversie van radiofrequentiesignaal naar optisch domein een analoog signaalproces is en gewoon iselektro-optische modulatorenhebben inherente niet -lineariteit, er is ernstige signaalvervorming in het conversieproces. Om bij benadering lineaire modulatie te bereiken, wordt het werkpunt van de modulator meestal gefixeerd op het orthogonale bias -punt, maar het kan nog steeds niet voldoen aan de vereisten van de microgolffotonenverbinding voor de lineariteit van de modulator. Elektro-optische modulatoren met hoge lineariteit zijn dringend nodig.
De high-speed brekingsindexmodulatie van siliciummaterialen wordt meestal bereikt door het FREe Carrier Plasma Dispersion (FCD) -effect. Zowel het FCD -effect als PN -junctiemodulatie zijn niet -lineair, waardoor de siliciummodulator minder lineair is dan de lithiumniobaatmodulator. Lithium -niobaatmaterialen vertonen uitstekendelektro-optische modulatieEigenschappen vanwege hun Pucker -effect. Tegelijkertijd heeft lithiumniobaatmateriaal de voordelen van grote bandbreedte, goede modulatiekenmerken, laag verlies, gemakkelijke integratie en compatibiliteit met halfgeleiderproces, het gebruik van dunne filmlithiumniobaat om hoogwaardige elektro-optische modulator te maken, vergeleken met silicium bijna geen "korte plaat", maar ook om een hoge lineariteit te bereiken. Dunne film lithium niobaat (LNOI) elektro-optische modulator op isolator is een veelbelovende ontwikkelingsrichting geworden. Met de ontwikkeling van dunne filmlithium niobaatmateriaalvoorbereidingstechnologie en golfgeleider-etstechnologie, is de hoge conversie-efficiëntie en een hogere integratie van dunne film lithium niobaat elektro-optische modulator het gebied geworden van internationale academie en industrie.
Kenmerken van dunne film lithium niobaat
In de Verenigde Staten heeft DAP AR -planning de volgende evaluatie van lithium niobaatmaterialen gemaakt: als het centrum van de elektronische revolutie is vernoemd naar het siliciummateriaal dat het mogelijk maakt, dan is de geboorteplaats van de fotonica -revolutie waarschijnlijk vernoemd naar lithium niobate. Dit komt omdat lithiumniobaat elektro-optisch effect, akoesto-optisch effect, piëzo-elektrisch effect, thermo-elektrisch effect en fotorefractief effect in één integreert, net als siliciummaterialen op het gebied van optica.
In termen van optische transmissiekarakteristieken heeft INP-materiaal het grootste over-chip transmissieverlies als gevolg van de absorptie van licht in de veelgebruikte 1550 nm-band. SiO2 en siliciumnitride hebben de beste transmissiekarakteristieken en het verlies kan het niveau van ~ 0,01dB/cm bereiken; Op dit moment kan het golfgeleiderverlies van dunne-film lithium niobaatgolfgeleider het niveau van 0,03 dB/cm bereiken, en het verlies van dunne-film lithium niobaatgolfgeleider kan verder worden verminderd met de continue verbetering van het technologisch niveau in de toekomst. Daarom zal het dunne filmlithium niobaatmateriaal goede prestaties vertonen voor passieve lichtstructuren zoals fotosynthetisch pad, shunt en microring.
In termen van licht generatie heeft alleen INP de mogelijkheid om rechtstreeks licht uit te zenden; Daarom is het voor de toepassing van microgolffotonen noodzakelijk om de op inp gebaseerde lichtbron te introduceren op de op LNOI gebaseerde fotonische geïntegreerde chip door het laden van lassen of epitaxiale groei. In termen van lichtmodulatie is hierboven benadrukt dat dunne film lithium niobaatmateriaal gemakkelijker is om een grotere modulatiebandbreedte, lagere halfgolfspanning en lager transmissieverlies te bereiken dan inp en Si. Bovendien is de hoge lineariteit van elektro-optische modulatie van dunne filmlithium niobaatmaterialen essentieel voor alle magnetronfotonentoepassingen.
In termen van optische routering maakt de hoge snelheid elektro-optische respons van dunne filmlithium niobaatmateriaal de op LNOI gebaseerde optische schakelaar in staat om optische routeringsschakeling met hoge snelheid te schakelen, en het stroomverbruik van een dergelijke hogesnelheid is ook zeer laag. Voor de typische toepassing van geïntegreerde microgolffotonentechnologie heeft de optisch gecontroleerde beamforming chip het vermogen om te schakelen om te voldoen aan de behoeften van snelstraal scannen, en de kenmerken van ultra-lage stroomverbruik zijn goed aangepast aan de strikte vereisten van grootschalig gefaseerd array-systeem. Hoewel de op INP gebaseerde optische schakelaar ook optische pathwisseling met hoge snelheid kan realiseren, zal deze grote ruis introduceren, vooral wanneer de optische schakelaar op meerdere niveaus is gecascadeerd, zal de ruiscoëfficiënt ernstig worden verslechterd. Silicium-, SiO2- en siliciumnitridematerialen kunnen alleen optische paden schakelen door het thermo-optische effect of dragerspersie-effect, dat de nadelen heeft van hoog vermogensverbruik en langzame schakelsnelheid. Wanneer de arraygrootte van de gefaseerde array groot is, kan deze niet voldoen aan de vereisten van stroomverbruik.
In termen van optische versterking, dehalfgeleider optische versterker (Soa) op basis van INP is volwassen geweest voor commercieel gebruik, maar het heeft de nadelen van hoge ruiscoëfficiënt en lage verzadigingsuitgangsvermogen, die niet bevorderlijk is voor de toepassing van microgolffotonen. Het parametrische amplificatieproces van dunne-film lithium niobaatgolfgeleider op basis van periodieke activering en inversie kan een lage ruis en optische versterking met een hoog vermogen bereiken, die goed kunnen voldoen aan de vereisten van geïntegreerde microgolf fotontechnologie voor optische on-chip optische versterking.
In termen van lichtdetectie heeft het dunne filmlithiumniobaat goede transmissiekarakteristieken om te licht in een band van 1550 nm. De functie van foto -elektrische conversie kan niet worden gerealiseerd, dus voor microgolf fotontoepassingen, om te voldoen aan de behoeften van foto -elektrische conversie op de chip. IngaaS of GE-Si-detectie-eenheden moeten worden geïntroduceerd op op LNOI gebaseerde fotonische geïntegreerde chips door laslassen of epitaxiale groei te laden. In termen van koppeling met optische vezels, omdat de optische vezel zelf SiO2 -materiaal is, heeft het modusveld van SiO2 -golfgeleider de hoogste bijpassende graad met het modusveld van optische vezels, en de koppeling is het handigst. De diameter van de modusveld van de sterk beperkte golfgeleider van dunne filmlithium niobaat is ongeveer 1μm, wat heel anders is dan het modusveld van optische vezels, dus de juiste modus -spottransformatie moet worden uitgevoerd om te passen bij het modusveld van optische vezel.
Wat betreft integratie, of verschillende materialen een hoog integratiepotentieel hebben, hangt voornamelijk af van de buigradius van de golfgeleider (beïnvloed door de beperking van het WaveGuide -modusveld). De sterk beperkte golfgeleider maakt een kleinere buigradius mogelijk, die meer bevorderlijk is voor de realisatie van hoge integratie. Daarom hebben dunne-film lithium niobaatgolfgeleiders het potentieel om een hoge integratie te bereiken. Daarom maakt het uiterlijk van dunne film lithium niobaat het mogelijk voor lithiumniobaatmateriaal om de rol van optisch "silicium" echt te spelen. Voor de toepassing van magnetronfotonen zijn de voordelen van dunne filmlithium niobaat duidelijker.
Posttijd: april-23-2024