Filamu ya juu iliyojumuishwa Lithium niobate electro-optic modulator

Linearity ya juuModeli ya Electro-Opticna matumizi ya picha ya microwave
Pamoja na mahitaji yanayoongezeka ya mifumo ya mawasiliano, ili kuboresha zaidi ufanisi wa maambukizi ya ishara, watu watatumia picha na elektroni kufikia faida zinazosaidia, na picha za microwave zitazaliwa. Modulator ya elektroni inahitajika kwa ubadilishaji wa umeme ili kuwashaMifumo ya upigaji picha ya Microwave, na hatua hii muhimu kawaida huamua utendaji wa mfumo mzima. Kwa kuwa ubadilishaji wa ishara ya frequency ya redio kuwa kikoa cha macho ni mchakato wa ishara ya analog, na kawaidaModulators za Electro-OpticalKuwa na hali ya asili, kuna upotoshaji mkubwa wa ishara katika mchakato wa ubadilishaji. Ili kufikia takriban moduli ya mstari, hatua ya kufanya kazi ya modulator kawaida hurekebishwa katika hatua ya upendeleo wa orthogonal, lakini bado haiwezi kukidhi mahitaji ya kiungo cha picha ya microwave kwa mstari wa moduli. Modulators za Electro-Optic zilizo na usawa wa juu zinahitajika haraka.

Urekebishaji wa kasi ya kasi ya juu ya vifaa vya silicon kawaida hupatikana na athari ya bure ya utawanyiko wa plasma (FCD). Athari zote mbili za FCD na moduli ya makutano ya PN sio ya mstari, ambayo hufanya moduli ya silicon iwe chini kuliko moduli ya lithiamu niobate. Vifaa vya Lithium Niobate vinaonyesha boramoduli ya umeme-machomali kutokana na athari yao ya pucker. Wakati huo huo, nyenzo za lithiamu niobate zina faida za bandwidth kubwa, sifa nzuri za moduli, upotezaji wa chini, ujumuishaji rahisi na utangamano na mchakato wa semiconductor, utumiaji wa filamu nyembamba ya lithiamu niobate kufanya modeli ya utendaji wa hali ya juu, ikilinganishwa na silicon karibu hakuna "fupi", lakini pia kufanikiwa kwa hali ya juu. Filamu nyembamba Lithium Niobate (LNOI) Modeli ya Electro-Optic kwenye Insulator imekuwa mwelekeo wa maendeleo wa kuahidi. Pamoja na ukuzaji wa teknolojia nyembamba ya teknolojia ya utayarishaji wa vifaa na teknolojia ya wimbi, ufanisi mkubwa wa uongofu na ujumuishaji wa hali ya juu wa filamu nyembamba ya lithium niobate electro-optic imekuwa uwanja wa wasomi wa kimataifa na tasnia.

Tabia za filamu nyembamba lithium niobate
Nchini Amerika ya upangaji wa DAP AR imefanya tathmini ifuatayo ya vifaa vya lithiamu niobate: ikiwa kituo cha mapinduzi ya elektroniki kimetajwa baada ya nyenzo za silicon ambayo inafanya iwezekanavyo, basi mahali pa kuzaliwa kwa mapinduzi ya picha kunaweza kutajwa baada ya lithium niobate. Hii ni kwa sababu lithiamu niobate inajumuisha athari ya umeme-macho, athari ya macho, athari ya piezoelectric, athari ya athari na athari ya picha katika moja, kama vifaa vya silicon kwenye uwanja wa macho.

Kwa upande wa sifa za maambukizi ya macho, vifaa vya INP vina upotezaji mkubwa wa maambukizi ya chip kwa sababu ya kunyonya kwa taa kwenye bendi ya kawaida ya 1550nm. SiO2 na silicon nitride zina sifa bora za maambukizi, na hasara inaweza kufikia kiwango cha ~ 0.01db/cm; Kwa sasa, upotezaji wa wimbi la wimbi la filamu nyembamba ya lithium niobate inaweza kufikia kiwango cha 0.03db/cm, na upotezaji wa filamu nyembamba ya lithium niobate ina uwezo wa kupunguzwa zaidi na uboreshaji unaoendelea wa kiwango cha kiteknolojia katika siku zijazo. Kwa hivyo, nyenzo nyembamba za filamu ya lithium niobate itaonyesha utendaji mzuri kwa miundo nyepesi kama vile njia ya picha, shunt na microring.

Kwa upande wa kizazi nyepesi, INP tu ina uwezo wa kutoa taa moja kwa moja; Kwa hivyo, kwa matumizi ya picha za microwave, inahitajika kuanzisha chanzo cha taa cha msingi cha INP kwenye chip iliyojumuishwa ya LNOI ya picha kwa njia ya kupakia nyuma kulehemu au ukuaji wa epitaxial. Kwa upande wa moduli nyepesi, imesisitizwa hapo juu kuwa nyenzo nyembamba za lithiamu niobate ni rahisi kufikia bandwidth kubwa ya moduli, voltage ya chini ya nusu-wimbi na upotezaji wa chini wa maambukizi kuliko INP na SI. Kwa kuongezea, usawa wa juu wa vifaa vya umeme-macho vya vifaa vya filamu nyembamba ya lithiamu niobate ni muhimu kwa matumizi yote ya picha ya microwave.

Kwa upande wa utaftaji wa macho, majibu ya juu ya umeme-macho ya nyenzo nyembamba za lithiamu niobate hufanya ubadilishaji wa macho wa LNOI wenye uwezo wa kubadili kwa kasi ya juu, na matumizi ya nguvu ya kubadili kwa kasi kubwa pia ni ya chini sana. Kwa matumizi ya kawaida ya teknolojia ya pamoja ya microwave, chip inayodhibitiwa kwa nguvu ina uwezo wa kubadili kasi ya juu kukidhi mahitaji ya skanning ya boriti ya haraka, na sifa za matumizi ya nguvu ya chini hubadilishwa vizuri kwa mahitaji madhubuti ya mfumo mkubwa wa safu. Ingawa kubadili kwa macho ya msingi wa INP kunaweza pia kugundua kubadili kwa kasi ya njia ya juu, itaanzisha kelele kubwa, haswa wakati kubadili macho ya multilevel kunapotoshwa, mgawo wa kelele utazidiwa sana. Silicon, SiO2 na vifaa vya nitride ya silicon vinaweza kubadili tu njia za macho kupitia athari ya macho au athari ya utawanyiko wa wabebaji, ambayo ina shida ya matumizi ya nguvu ya juu na kasi ya kubadili polepole. Wakati saizi ya safu ya safu iliyowekwa ni kubwa, haiwezi kukidhi mahitaji ya matumizi ya nguvu.

Kwa upande wa ukuzaji wa macho,Semiconductor macho amplifier (Soa) Kwa msingi wa INP imekuwa kukomaa kwa matumizi ya kibiashara, lakini ina shida ya nguvu ya juu ya kelele na nguvu ya chini ya kueneza, ambayo haifai matumizi ya picha za microwave. Mchakato wa ukuzaji wa parametric ya filamu nyembamba ya lithiamu niobate kulingana na uanzishaji wa mara kwa mara na ubadilishaji inaweza kufikia kelele ya chini na nguvu ya juu ya macho ya juu, ambayo inaweza kukidhi mahitaji ya teknolojia ya picha ya microwave iliyojumuishwa kwa ukuzaji wa macho ya On-Chip.

Kwa upande wa kugundua mwanga, filamu nyembamba Lithium Niobate ina sifa nzuri za maambukizi kwa taa katika bendi ya 1550 nm. Kazi ya ubadilishaji wa picha haiwezi kufikiwa, kwa hivyo kwa matumizi ya picha ya microwave, ili kukidhi mahitaji ya ubadilishaji wa picha kwenye chip. Vitengo vya kugundua vya GE au GE-SI vinahitaji kuletwa kwenye chips zilizojumuishwa za LNOI kwa kupakia kulehemu au ukuaji wa epitaxial. Kwa upande wa kuunganishwa na nyuzi za macho, kwa sababu nyuzi za macho yenyewe ni nyenzo za SiO2, uwanja wa mode wa SiO2 waveguide ina kiwango cha juu zaidi cha kulinganisha na uwanja wa mode wa nyuzi za macho, na kuunganishwa ni rahisi zaidi. Kipenyo cha uwanja wa mode ya wimbi lililozuiliwa kwa nguvu ya filamu nyembamba lithium niobate ni karibu 1μm, ambayo ni tofauti kabisa na uwanja wa mode wa nyuzi za macho, kwa hivyo mabadiliko sahihi ya eneo la hali lazima yafanyike ili kufanana na uwanja wa nyuzi za macho.

Kwa upande wa ujumuishaji, ikiwa vifaa anuwai vina uwezo mkubwa wa ujumuishaji inategemea sana radius ya wimbi la wimbi (iliyoathiriwa na kiwango cha juu cha uwanja wa mode ya wimbi). Waveguide iliyozuiliwa kwa nguvu inaruhusu radius ndogo ya kuinama, ambayo inafaa zaidi kwa utambuzi wa ujumuishaji mkubwa. Kwa hivyo, wimbi la lithiamu la filamu nyembamba lina uwezo wa kufikia ujumuishaji wa hali ya juu. Kwa hivyo, kuonekana kwa filamu nyembamba Lithium Niobate hufanya iwezekane kwa vifaa vya lithiamu niobate kuchukua jukumu la "silicon" ya macho. Kwa matumizi ya picha za microwave, faida za filamu nyembamba lithium niobate ni dhahiri zaidi.