Introduzione à a Struttura è à e Prestazioni diModulatore elettrootticu à film sottile di niobatu di litiu
An modulatore elettro-otticubasatu annantu à diverse strutture, lunghezze d'onda è piattaforme di niobatu di litiu à film sottile, è una paragone cumpleta di e prestazioni di vari tipi diModulatori EOM, è ancu un'analisi di a ricerca è di l'applicazione dimodulatori di niobato di litiu à film sottilein altri campi.
1. Modulatore di niobatu di litiu à film sottile in cavità non risonante
Stu tipu di modulatore hè basatu annantu à l'eccellente effettu elettro-otticu di u cristallu di niobatu di litiu è hè un dispositivu chjave per ottene una cumunicazione ottica à alta velocità è à longa distanza. Ci sò trè strutture principali:
1.1 Modulatore MZI di l'elettrodu d'onda viaghjante: Questu hè u cuncepimentu u più tipicu. U gruppu di ricerca Lončar di l'Università di Harvard hà ottenutu per a prima volta una versione ad alte prestazioni in u 2018, cù miglioramenti successivi cumpresi u caricamentu capacitivu basatu annantu à substrati di quarzu (alta larghezza di banda ma incompatibile cù quelli basati annantu à u siliciu) è a cumpatibilità basata annantu à u siliciu basata annantu à a svuotatura di u substratu, ottenendu una trasmissione di signali ad alta larghezza di banda (>67 GHz) è à alta velocità (cum'è PAM4 à 112 Gbit/s).
1.2 Modulatore MZI pieghevole: Per accorcià a dimensione di u dispusitivu è adattassi à moduli compatti cum'è QSFP-DD, u trattamentu di polarizazione, l'elettrodi di guida d'onda incrociata o di microstruttura invertita sò aduprati per riduce a lunghezza di u dispusitivu di a mità è ottene una larghezza di banda di 60 GHz.
1.3 Modulatore Ortogonale Coerente (IQ) à Polarizazione Singola/Doppia: Utilizza un furmatu di modulazione d'ordine altu per migliurà a velocità di trasmissione. U gruppu di ricerca Cai di l'Università Sun Yat sen hà ottenutu u primu modulatore IQ à polarizazione unica on-chip in u 2020. U modulatore IQ à polarizazione doppia sviluppatu in u futuru hà prestazioni megliu, è a versione basata annantu à u substratu di quarzu hà stabilitu un record di velocità di trasmissione à lunghezza d'onda unica di 1,96 Tbit/s.
2. Modulatore di niobatu di litiu à film sottile di tipu cavità risonante
Per ottene modulatori di larghezza di banda ultra chjuca è grande, ci sò diverse strutture di cavità risonanti dispunibili:
2.1 Cristallu fotonicu (PC) è modulatore à microanellu: U gruppu di ricerca di Lin à l'Università di Rochester hà sviluppatu u primu modulatore à cristalli fotonici d'altu rendimentu. Inoltre, sò stati pruposti ancu modulatori à microanellu basati nantu à l'integrazione eterogenea di niobatu di siliciu è litiu è l'integrazione omogenea, chì ottenenu larghezze di banda di parechji GHz.
2.2 Modulatore di cavità risonante à reticolo di Bragg: cumprese a cavità Fabry Perot (FP), u reticolo di Bragg à guida d'onda (WBG) è u modulatore di luce lenta (SL). Queste strutture sò cuncepite per equilibrà a dimensione, e tolleranze di prucessu è e prestazioni, per esempiu, un modulatore di cavità risonante 2 × 2 FP raggiunge una larghezza di banda ultra grande superiore à 110 GHz. U modulatore di luce lenta basatu annantu à u reticolo di Bragg accoppiatu espande a gamma di larghezza di banda di travagliu.
3. Modulatore di niobatu di litiu à film sottile integratu eterogeneu
Ci sò trè metudi principali d'integrazione per cumminà a cumpatibilità di a tecnulugia CMOS nantu à e piattaforme basate nantu à u siliciu cù l'eccellente prestazione di modulazione di u niobatu di litiu:
3.1 Integrazione eterogenea di tipu di ligame: Ligendu direttamente cù benzociclobutene (BCB) o diossidu di siliciu, u niobatu di litiu à film sottile hè trasferitu à una piattaforma di siliciu o nitruru di siliciu, ottenendu un livellu di wafer, una integrazione stabile à alta temperatura. U modulatore presenta una alta larghezza di banda (> 70 GHz, ancu superiore à 110 GHz) è una capacità di trasmissione di signali à alta velocità.
3.2 Integrazione eterogenea di u materiale di guida d'onda di deposizione: a deposizione di siliciu o nitruro di siliciu nantu à una pellicola sottile di niobato di litiu cum'è guida d'onda di carica permette ancu una modulazione elettro-ottica efficiente.
3.3 Integrazione eterogenea di stampa à microtrasferimentu (μ TP): Questa hè una tecnulugia chì si prevede di esse aduprata per a pruduzzione à grande scala, chì trasferisce dispositivi funziunali prefabbricati à chip di destinazione attraversu apparecchiature di alta precisione, evitendu un post-elaborazione cumplessu. Hè stata applicata cù successu à piattaforme di nitruro di siliciu è à base di siliciu, ottenendu larghezze di banda di decine di GHz.
In riassuntu, questu articulu descrive sistematicamente a roadmap tecnologica di i modulatori elettro-ottici basati nantu à piattaforme di niobato di litiu à film sottile, da a ricerca di strutture di cavità non risonanti ad alte prestazioni è à grande larghezza di banda, l'esplorazione di strutture di cavità risonanti miniaturizzate, è l'integrazione cù piattaforme fotoniche mature basate nantu à u siliciu. Dimostra l'enorme putenziale è u prugressu cuntinuu di i modulatori di niobato di litiu à film sottile per superà u collu di buttiglia di e prestazioni di i modulatori tradiziunali è ottene una cumunicazione ottica à alta velocità.
Data di publicazione: 31 di marzu di u 2026