Onderzoeksvoortgang vandunnefilm lithium niobaat elektro-optische modulator
Een elektro-optische modulator is het kernapparaat van optische communicatiesystemen en microgolffotonische systemen. Hij reguleert de lichtvoortplanting in de vrije ruimte of optische golfgeleider door de brekingsindex van het materiaal te veranderen, veroorzaakt door een aangelegd elektrisch veld. De traditionele lithiumniobaatelektro-optische modulatorGebruikt bulk lithiumniobaatmateriaal als elektro-optisch materiaal. Het monokristal lithiumniobaatmateriaal wordt lokaal gedoteerd om een golfgeleider te vormen door middel van titaniumdiffusie of protonenuitwisseling. Het verschil in brekingsindex tussen de kernlaag en de bekledingslaag is zeer klein en de golfgeleider heeft een slechte bindingscapaciteit met het lichtveld. De totale lengte van de verpakte elektro-optische modulator is gewoonlijk 5 tot 10 cm.
Lithium Niobate on Insulator (LNOI)-technologie biedt een effectieve manier om het probleem van grote lithiumniobaat elektro-optische modulatoren op te lossen. Het brekingsindexverschil tussen de kernlaag van de golfgeleider en de bekledingslaag bedraagt maximaal 0,7, wat de optische modusbinding en het elektro-optische regulerende effect van de golfgeleider aanzienlijk verbetert. Dit is uitgegroeid tot een onderzoekshotspot op het gebied van elektro-optische modulatoren.
Dankzij de vooruitgang in microbewerkingstechnologie heeft de ontwikkeling van elektro-optische modulatoren op basis van het LNOI-platform een snelle vooruitgang geboekt, met een trend naar compactere afmetingen en continue prestatieverbetering. Volgens de gebruikte golfgeleiderstructuur zijn de typische dunnefilm-lithiumniobaat elektro-optische modulatoren direct geëtste golfgeleider elektro-optische modulatoren, geladen hybride.golfgeleidermodulatorenen hybride silicium geïntegreerde golfgeleider elektro-optische modulatoren.
Verbeteringen in het droogetsproces verminderen momenteel het verlies van dunnefilmlithiumniobaatgolfgeleiders aanzienlijk. De ridge-loadingmethode lost het probleem van de hoge etsprocesmoeilijkheden op en heeft geleid tot de ontwikkeling van een elektro-optische modulator met lithiumniobaat met een halvegolfspanning van minder dan 1 V. De combinatie met volwassen SOI-technologie sluit aan bij de trend van hybride foton- en elektronintegratie. Dunnefilmlithiumniobaattechnologie biedt voordelen bij het realiseren van een geïntegreerde elektro-optische modulator op een chip met een laag verlies, een klein formaat en een grote bandbreedte. Theoretisch wordt voorspeld dat de push-pull-methode voor dunnefilmlithiumniobaat van 3 mm...M⁃Z-modulatorenDe elektro-optische bandbreedte van 3 dB kan oplopen tot 400 GHz, en de bandbreedte van de experimenteel geprepareerde dunnefilmlithiumniobaatmodulator bedraagt naar verluidt iets meer dan 100 GHz, wat nog ver verwijderd is van de theoretische bovengrens. De verbetering die wordt bereikt door het optimaliseren van de fundamentele structurele parameters is beperkt. In de toekomst kunnen de prestaties van de modulator verder worden verbeterd, vanuit het perspectief van het verkennen van nieuwe mechanismen en structuren, zoals het ontwerpen van de standaard coplanaire golfgeleiderelektrode als een gesegmenteerde microgolfelektrode.
Bovendien vormt de realisatie van geïntegreerde modulatorchip-verpakking en heterogene integratie op de chip met lasers, detectoren en andere apparaten zowel een kans als een uitdaging voor de toekomstige ontwikkeling van dunnefilm-lithiumniobaat-modulatoren. Dunnefilm-lithiumniobaat elektro-optische modulatoren zullen een belangrijkere rol spelen in microgolffotonen, optische communicatie en andere gebieden.
Plaatsingstijd: 07-04-2025