Modulatore elettro-otticu di niobate di litiu di film sottile integratu più altu

Alta linearitàmodulatore elettro-otticuè l'applicazione di fotoni à microonde
Cù l'esigenza crescente di i sistemi di cumunicazione, per migliurà ulteriormente l'efficienza di trasmissione di i segnali, a ghjente fusiona i fotoni è l'elettroni per ottene vantaghji cumplementari, è nascerà a fotonica di microonde. U modulatore elettro-otticu hè necessariu per a cunversione di l'electricità in a lucesistemi fotonici à microonde, è questu passu chjave generalmente determina u rendiment di u sistema tutale. Dapoi a cunversione di signali di freccia radio à duminiu otticu hè un prucessu di signali analogicu, è ordinariumodulatori elettro-otticihannu inerente nonlinearity, ci hè seria distorsioni signali in u prucessu di cunversione. Per ottene una modulazione lineare approssimativa, u puntu di funziunamentu di u modulatore hè di solitu fissatu à u puntu di preghjudiziu ortogonale, ma ùn pò ancu risponde à i requisiti di u ligame di fotoni microonde per a linearità di u modulatore. I modulatori elettro-ottici cù alta linearità sò urgentemente necessarii.

A modulazione di l'indice di rifrazione à alta velocità di i materiali di siliciu hè generalmente ottenuta da l'effettu di dispersione di plasma di trasportatore liberu (FCD). Sia l'effettu FCD sia a modulazione di a giunzione PN sò non lineari, chì rende u modulatore di siliciu menu lineare cà u modulatore di niobate di litiu. I materiali di lithium niobate mostranu eccellentimodulazione elettro-otticaproprietà per via di u so effettu Pucker. À u listessu tempu, u materiale di lithium niobate hà i vantaghji di una grande larghezza di banda, boni caratteristiche di modulazione, bassa perdita, integrazione faciule è cumpatibilità cù u prucessu di semiconductor, l'usu di niobate di litiu di film sottile per fà un modulatore elettro-otticu d'altu rendiment, cumparatu cù u silicuu. guasi micca "piastra corta", ma ancu per ottene alta linearità. U modulatore elettro-otticu di niobate di litio (LNOI) di film sottile nantu à l'insulatore hè diventatu una direzzione di sviluppu promettente. Cù u sviluppu di a tecnulugia di preparazione di materiale di niobate di litiu di film sottile è di a tecnulugia di incisione di guida d'onda, l'alta efficienza di cunversione è l'integrazione più alta di u modulatore elettro-otticu di niobate di litiu di film sottile hè diventatu u campu di l'accademia è l'industria internaziunali.

Caratteristiche di niobate di lithium film sottile
In i Stati Uniti, a pianificazione DAP AR hà fattu a seguente valutazione di i materiali di lithium niobate: se u centru di a rivoluzione elettronica hè chjamatu dopu à u materiale di siliciu chì face pussibule, allura u locu di nascita di a rivoluzione fotonica hè prubabilmente chjamatu dopu u niobate di lithium. . Questu hè chì u niobate di litiu integra l'effettu elettro-otticu, l'effettu acusto-otticu, l'effettu piezoelettricu, l'effettu termoelettricu è l'effettu fotorefrattivu in unu, cum'è i materiali di siliciu in u campu di l'ottica.

In quantu à e caratteristiche di trasmissione ottica, u materiale InP hà a più grande perdita di trasmissione in chip per l'assorbimentu di luce in a banda 1550nm comunmente usata. SiO2 è nitruru di siliciu anu u megliu caratteristiche di trasmissione, è a perdita pò ghjunghje à u livellu di ~ 0.01dB / cm; Attualmente, a perdita di guida d'onda di a guida d'onda di niobate di litio di film sottile pò ghjunghje à u livellu di 0.03dB / cm, è a perdita di guida d'onda di niobate di litio di film sottile hà u potenziale per esse ridutta più cù a migliione cuntinua di u livellu tecnologicu in u futuru. Per quessa, u materiale di niobate di litiu di film sottile mostrarà un bonu rendimentu per strutture luminose passive, cum'è percorsu fotosinteticu, shunt è microring.

In quantu à a generazione di luce, solu InP hà a capacità di emette luce direttamente; Per quessa, per l'applicazione di fotoni di microonde, hè necessariu di intruduce a fonte di luce basatu InP nantu à u chip integratu fotonicu basatu in LNOI per via di saldatura di backloading o crescita epitaxial. In termini di modulazione di luce, hè statu enfatizatu sopra chì u materiale di niobate di litiu di film sottile hè più faciule per ottene una larghezza di banda di modulazione più grande, una tensione di mezza onda più bassa è una perdita di trasmissione più bassa cà InP è Si. Inoltre, l'alta linearità di a modulazione elettro-ottica di i materiali di niobate di litiu di film sottile hè essenziale per tutte l'applicazioni di fotoni di microonde.

In termini di routing otticu, a risposta elettro-ottica d'alta velocità di u materiale di niobate di litio di film sottile rende l'interruttore otticu basatu in LNOI capace di commutazione di routing otticu à alta velocità, è u cunsumu d'energia di tale cambiamentu d'alta velocità hè ancu assai bassu. Per l'applicazione tipica di a tecnulugia di fotoni microonde integrata, u chip di beamforming cuntrullatu otticamente hà a capacità di cambià à alta velocità per risponde à i bisogni di scansione di fasciu veloce, è e caratteristiche di u cunsumu d'energia ultra-bassu sò adattate bè à i stretti requisiti di grandi dimensioni. -Scale sistema di array in fasi. Ancu se l'interruttore otticu basatu in InP pò ancu realizà un cambiamentu di percorsu otticu à alta velocità, introduverà un grande rumore, soprattuttu quandu u switch otticu multilivellu hè cascatu, u coefficient di rumore serà seriamente deterioratu. Siliciu, SiO2 è materiali di nitruru di siliciu ponu cambià solu i percorsi ottici attraversu l'effettu termo-otticu o l'effettu di dispersione di u trasportatore, chì hà i svantaghji di un altu cunsumu d'energia è di una velocità di commutazione lenta. Quandu a dimensione di l'array di l'array in fasi hè grande, ùn pò micca risponde à i requisiti di cunsumu di energia.

In termini di amplificazione ottica, uamplificatore otticu semiconductor (SOA) basatu annantu à InP hè statu maturu per l'usu cummerciale, ma hà i disadvantages di un altu coefficient di rumore è una putenza di output di bassa saturazione, chì ùn hè micca favurevule à l'applicazione di fotoni microwave. U prucessu di amplificazione parametrica di a guida d'onda di niobate di litio à film sottile basatu annantu à l'attivazione periodica è l'inversione pò ottene un'amplificazione ottica in chip à bassu rumore è alta putenza, chì pò risponde bè à i requisiti di a tecnulugia integrata di microonde per l'amplificazione ottica in chip.

In quantu à a rilevazione di luce, u niobate di litiu di film sottile hà boni caratteristiche di trasmissione à a luce in a banda 1550 nm. A funzione di cunversione fotoelettrica ùn pò esse realizatu, cusì per l'applicazioni di fotoni microwave, per risponde à i bisogni di cunversione fotoelettrica nantu à u chip. L'unità di rilevazione InGaAs o Ge-Si deve esse introdutte in chip integrati fotonici basati in LNOI per saldatura di retrocaricamentu o crescita epitassiale. In quantu à l'accoppiamentu cù a fibra ottica, perchè a fibra ottica stessu hè materiale SiO2, u campu di modu di guida d'onda SiO2 hà u più altu gradu di cungruenza cù u campu di modalità di fibra ottica, è l'accoppiamentu hè u più convenientu. U diametru di u campu di u modu di a guida d'onda fermamente ristretta di niobate di lithium film sottile hè di circa 1μm, chì hè abbastanza sfarente da u campu di modalità di fibra ottica, cusì a trasfurmazione di u locu in modu propiu deve esse realizatu per currisponde à u campu di modalità di fibra ottica.

In termini di integrazione, se parechji materiali anu un altu potenziale di integrazione dipende principalmente da u raghju di curvatura di a guida d'onda (affettata da a limitazione di u campu di u modu di guida d'onda). A guida d'onda fermamente ristretta permette un raghju di curvatura più chjucu, chì hè più favurevule à a realizazione di alta integrazione. Dunque, e guide d'onda di niobate di litio a film sottile anu u putenziale di ottene una alta integrazione. Per quessa, l'apparizione di u niobate di lithium di film sottile permette chì u materiale di lithium niobate ghjucà veramente u rolu di "silicuu" otticu. Per l'applicazione di fotoni microwave, i vantaghji di u niobate di lithium film sottile sò più evidenti.