Mstari wa juumoduli ya electro-opticna maombi ya microwave photon
Kwa kuongezeka kwa mahitaji ya mifumo ya mawasiliano, ili kuboresha zaidi ufanisi wa utumaji wa mawimbi, watu wataunganisha fotoni na elektroni ili kupata manufaa ya ziada, na picha za microwave zitazaliwa. Moduli ya kielektroniki-macho inahitajika kwa ubadilishaji wa umeme ili kuwakamifumo ya picha ya microwave, na hatua hii muhimu kwa kawaida huamua utendaji wa mfumo mzima. Tangu ubadilishaji wa mawimbi ya redio kwa kikoa cha macho ni mchakato wa ishara ya analog, na wa kawaidamoduli za umeme-machokuwa na asili isiyo ya mstari, kuna upotoshaji mkubwa wa ishara katika mchakato wa ubadilishaji. Ili kufikia takriban urekebishaji wa mstari, sehemu ya uendeshaji ya moduli kawaida huwekwa katika sehemu ya upendeleo wa orthogonal, lakini bado haiwezi kukidhi mahitaji ya kiungo cha microwave photon kwa usawa wa moduli. Vidhibiti vya elektro-optic vilivyo na mstari wa juu vinahitajika haraka.
Urekebishaji wa faharisi ya kasi ya juu ya refractive ya nyenzo za silicon kawaida hupatikana kwa athari ya msambazaji wa plasma ya bure (FCD). Athari za FCD na urekebishaji wa makutano ya PN hazina mstari, jambo ambalo hufanya moduli ya silikoni kuwa chini ya mstari kuliko moduli ya lithiamu niobate. Nyenzo za niobate za lithiamu zinaonyesha boramodulering electro-opticalmali kutokana na athari zao za Pucker. Wakati huo huo, nyenzo za lithiamu niobate zina faida za bandwidth kubwa, sifa nzuri za urekebishaji, upotezaji wa chini, ujumuishaji rahisi na utangamano na mchakato wa semiconductor, matumizi ya filamu nyembamba ya lithiamu niobate kutengeneza moduli ya utendaji wa hali ya juu ya elektroni, ikilinganishwa na silicon. karibu hakuna "sahani fupi", lakini pia kufikia mstari wa juu. Filamu nyembamba ya lithiamu niobate (LNOI) moduli ya macho ya kielektroniki kwenye kizio imekuwa mwelekeo mzuri wa maendeleo. Pamoja na maendeleo ya teknolojia nyembamba ya maandalizi ya nyenzo ya lithiamu niobate na teknolojia ya etching ya waveguide, ufanisi wa juu wa uongofu na ushirikiano wa juu wa moduli nyembamba ya lithiamu niobate electro-optic imekuwa uwanja wa wasomi wa kimataifa na viwanda.
Tabia za filamu nyembamba ya lithiamu niobate
Nchini Marekani, mpango wa DAP AR umefanya tathmini ifuatayo ya vifaa vya lithiamu niobate: ikiwa kitovu cha mapinduzi ya elektroniki kimepewa jina la nyenzo ya silicon ambayo inafanya iwezekanavyo, basi mahali pa kuzaliwa kwa mapinduzi ya picha kunawezekana kupewa jina la lithiamu niobate. . Hii ni kwa sababu niobate ya lithiamu huunganisha athari ya kielektroniki-macho, athari ya acousto-macho, athari ya piezoelectric, athari ya thermoelectric na athari ya upigaji picha katika moja, kama nyenzo za silicon katika uwanja wa macho.
Kwa upande wa sifa za upitishaji macho, nyenzo ya InP ina upotevu mkubwa zaidi wa upitishaji kwenye chipu kutokana na kufyonzwa kwa mwanga katika bendi inayotumika sana ya 1550nm. SiO2 na nitridi ya silicon zina sifa bora zaidi za maambukizi, na hasara inaweza kufikia kiwango cha ~ 0.01dB/cm; Kwa sasa, upotevu wa mwongozo wa wimbi wa mwongozo wa wimbi wa wimbi la lithiamu niobate wa filamu nyembamba unaweza kufikia kiwango cha 0.03dB/cm, na upotevu wa mwongozo wa wimbi la lithiamu niobate wa filamu nyembamba unaweza kupunguzwa zaidi na uboreshaji unaoendelea wa kiwango cha teknolojia katika baadaye. Kwa hivyo, nyenzo nyembamba ya lithiamu niobate itaonyesha utendakazi mzuri kwa miundo ya mwanga tulivu kama vile njia ya usanisinuru, shunt na microring.
Kwa upande wa kizazi cha mwanga, InP pekee ina uwezo wa kutoa mwanga moja kwa moja; Kwa hivyo, kwa utumiaji wa fotoni za microwave, ni muhimu kuanzisha chanzo cha mwanga cha InP kwenye chip iliyounganishwa ya picha ya LNOI kwa njia ya upakiaji wa kulehemu au ukuaji wa epitaxial. Kwa upande wa urekebishaji wa mwanga, imesisitizwa hapo juu kuwa nyenzo nyembamba ya lithiamu niobate ni rahisi kufikia kipimo kikubwa cha urekebishaji, voltage ya chini ya nusu-wimbi na upotezaji wa chini wa maambukizi kuliko InP na Si. Zaidi ya hayo, usawa wa juu wa urekebishaji wa kielektroniki wa nyenzo nyembamba za lithiamu niobate ni muhimu kwa matumizi yote ya picha za microwave.
Kwa upande wa uelekezaji wa macho, mwitikio wa kielektroniki wa kasi ya juu wa nyenzo nyembamba ya lithiamu niobate hufanya swichi ya macho ya LNOI yenye uwezo wa kubadili njia ya macho ya kasi ya juu, na matumizi ya nguvu ya ubadilishaji huo wa kasi ya juu pia ni ya chini sana. Kwa utumizi wa kawaida wa teknolojia iliyojumuishwa ya fotoni ya microwave, chipu ya kutengeneza boriti inayodhibitiwa kwa macho ina uwezo wa kubadili kwa kasi ya juu ili kukidhi mahitaji ya skanning ya haraka ya boriti, na sifa za matumizi ya nishati ya chini sana huchukuliwa vizuri ili kukidhi mahitaji makubwa ya kifaa kikubwa. - mfumo wa safu ya hatua kwa hatua. Ijapokuwa swichi ya macho ya InP inaweza pia kutambua ubadilishaji wa njia ya macho ya kasi ya juu, italeta kelele kubwa, hasa wakati swichi ya macho ya viwango vingi imepunguzwa, mgawo wa kelele utaharibika sana. Silicon, SiO2 na nyenzo za nitridi za silicon zinaweza tu kubadili njia za macho kupitia athari ya thermo-optical au athari ya msambazaji wa carrier, ambayo ina hasara za matumizi ya juu ya nguvu na kasi ya polepole ya kubadili. Wakati ukubwa wa safu ya safu ya awamu ni kubwa, haiwezi kukidhi mahitaji ya matumizi ya nguvu.
Kwa upande wa amplification ya macho, theamplifier ya macho ya semiconductor (SOA) kulingana na InP imekomaa kwa matumizi ya kibiashara, lakini ina hasara ya mgawo wa juu wa kelele na nguvu ya chini ya kueneza, ambayo haifai kwa matumizi ya fotoni za microwave. Mchakato wa upanuzi wa parametric wa mwongozo wa mawimbi wa lithiamu niobate wa filamu nyembamba kulingana na kuwezesha mara kwa mara na ugeuzaji unaweza kufikia kelele ya chini na upanuzi wa amplification wa nguvu ya juu kwenye-chip, ambao unaweza kukidhi mahitaji ya teknolojia jumuishi ya microwave photon kwa ukuzaji wa macho kwenye-chip.
Kwa upande wa ugunduzi wa mwanga, filamu nyembamba ya lithiamu niobate ina sifa nzuri za upitishaji hadi mwanga katika bendi ya 1550 nm. Kazi ya ubadilishaji wa fotoelectric haiwezi kutekelezwa, kwa hivyo kwa programu za picha za microwave, ili kukidhi mahitaji ya ubadilishaji wa picha ya umeme kwenye chip. InGaAs au vitengo vya kugundua Ge-Si vinahitaji kuanzishwa kwenye chips zilizounganishwa za picha za LNOI kwa kupakia tena kulehemu au ukuaji wa epitaxial. Kwa upande wa kuunganishwa na nyuzi za macho, kwa sababu fiber ya macho yenyewe ni nyenzo ya SiO2, uwanja wa mode wa SiO2 waveguide una kiwango cha juu zaidi kinachofanana na uwanja wa mode ya fiber ya macho, na kuunganisha ni rahisi zaidi. Kipenyo cha uga wa modi ya mwongozo wa wimbi uliozuiliwa sana wa filamu nyembamba ya lithiamu niobate ni takriban 1μm, ambayo ni tofauti kabisa na uga wa modi ya nyuzi macho, kwa hivyo ubadilishaji sahihi wa doa la modi lazima ufanyike ili kuendana na uga wa modi ya nyuzi macho.
Kwa upande wa ujumuishaji, ikiwa nyenzo mbalimbali zina uwezo wa juu wa kuunganishwa hutegemea hasa eneo la kupinda la mwongozo wa wimbi (unaoathiriwa na kizuizi cha uga wa modi ya wimbi). Mwongozo wa mawimbi uliozuiliwa sana huruhusu kipenyo kidogo cha kupinda, ambacho kinafaa zaidi kwa utambuzi wa muunganisho wa juu. Kwa hiyo, miongozo ya mawimbi ya lithiamu niobate ya filamu nyembamba ina uwezo wa kufikia ushirikiano wa juu. Kwa hiyo, kuonekana kwa filamu nyembamba ya lithiamu niobate hufanya iwezekanavyo kwa nyenzo za lithiamu niobate kuchukua nafasi ya "silicon" ya macho. Kwa utumiaji wa fotoni za microwave, faida za filamu nyembamba ya lithiamu niobate ni dhahiri zaidi.
Muda wa kutuma: Apr-23-2024