Хаттии баландмодулятори электрооптикӣва татбиқи фотони микроволновка
Бо афзоиши талаботи системаҳои коммуникатсионӣ, барои боз ҳам беҳтар кардани самаранокии интиқоли сигналҳо, одамон фотонҳо ва электронҳоро барои ба даст овардани бартариҳои иловагӣ муттаҳид мекунанд ва фотоникаи микроволновка пайдо мешавад. Модулятори электрооптикӣ барои табдил додани барқ ба рӯшноӣ зарур аст.системаҳои фотонии микроволновка, ва ин қадами калидӣ одатан кори тамоми системаро муайян мекунад. Азбаски табдили сигнали басомади радио ба домени оптикӣ раванди сигнали аналогӣ аст ва муқаррарӣмодуляторҳои электрооптикӣғайрихаттӣ будани хос дорад, дар раванди табдилдиҳӣ таҳрифи ҷиддии сигнал ба амал меояд. Барои ноил шудан ба модуляцияи тақрибии хаттӣ, нуқтаи кори модулятор одатан дар нуқтаи майли ортогоналӣ собит мешавад, аммо он ҳанӯз ҳам наметавонад ба талаботи пайванди фотонии микроволновка барои хаттӣ будани модулятор ҷавобгӯ бошад. Модуляторҳои электрооптикӣ бо хаттӣ будани баланд фавран ниёз доранд.
Модуляцияи нишондиҳандаи шикасти баландсуръати маводҳои кремний одатан тавассути таъсири дисперсияи плазмавии интиқолдиҳандаи озод (FCD) ба даст оварда мешавад. Ҳам таъсири FCD ва ҳам модулятсияи пайванди PN ғайрихаттӣ мебошанд, ки модулятори кремнийро нисбат ба модулятори ниобати литий камтар хаттӣ мегардонад. Маводҳои ниобати литий аъло нишон медиҳанд.модулятсияи электрооптикӣхосиятҳо аз сабаби таъсири Пакери онҳо. Дар айни замон, маводи ниобати литий бартариҳои паҳнои банди калон, хусусиятҳои хуби модулятсия, талафоти кам, ҳамгироии осон ва мутобиқат бо раванди нимноқилҳо, истифодаи ниобати литий плёнкаи тунук барои сохтани модулятори электрооптикии баландсифат дорад, дар муқоиса бо кремний қариб ки "пластинаи кӯтоҳ" надорад, балки инчунин ба даст овардани хаттии баланд. Модулятори электрооптикии ниобати литий плёнкаи тунук (LNOI) дар изолятор ба самти умедбахши рушд табдил ёфтааст. Бо рушди технологияи тайёр кардани маводи ниобати литий плёнкаи тунук ва технологияи кандакории мавҷгир, самаранокии баланди табдилдиҳӣ ва ҳамгироии баландтари модулятори электрооптикии ниобати литий плёнкаи тунук ба соҳаи илм ва саноати байналмилалӣ табдил ёфтааст.
Хусусиятҳои ниобати литийи плёнкаи тунук
Дар Иёлоти Муттаҳида, банақшагирии DAP AR арзёбии зерини маводҳои ниобати литийро анҷом додааст: агар маркази инқилоби электронӣ ба номи маводи кремнийе, ки онро имконпазир мекунад, номгузорӣ шуда бошад, пас зодгоҳи инқилоби фотоникӣ эҳтимолан ба номи ниобати литий номгузорӣ шудааст. Ин аз он сабаб аст, ки ниобати литий таъсири электрооптикӣ, таъсири акустооптикӣ, таъсири пьезоэлектрикӣ, таъсири термоэлектрикӣ ва таъсири фоторефрактивиро дар як ҷо муттаҳид мекунад, ҳамон тавре ки маводҳои кремний дар соҳаи оптика.
Аз нигоҳи хусусиятҳои интиқоли оптикӣ, маводи InP дорои бузургтарин талафоти интиқоли дохили чип аст, ки аз сабаби азхудкунии нур дар банди маъмулан истифодашавандаи 1550 нм мебошад. SiO2 ва нитриди кремний беҳтарин хусусиятҳои интиқолро доранд ва талафот метавонад ба сатҳи ~ 0.01 дБ/см2 расад; Дар айни замон, талафоти мавҷгири ниобати литий бо плёнкаи тунук метавонад ба сатҳи 0.03 дБ/см2 расад ва талафоти мавҷгири ниобати литий бо плёнкаи тунук бо беҳтар шудани сатҳи технологӣ дар оянда метавонад боз ҳам коҳиш ёбад. Аз ин рӯ, маводи ниобати литий бо плёнкаи тунук барои сохторҳои рӯшноии ғайрифаъол, ба монанди роҳи фотосинтетикӣ, шунт ва микроҳалқа, самаранокии хуб нишон хоҳад дод.
Аз ҷиҳати тавлиди рӯшноӣ, танҳо InP қобилияти мустақиман баровардани рӯшноиро дорад; Аз ин рӯ, барои истифодаи фотонҳои микроволновка, зарур аст, ки манбаи рӯшноии дар асоси InP дар чипи интегралии фотонии дар асоси LNOI бо роҳи кафшери боркунии баръакс ё афзоиши эпитаксиалӣ ҷорӣ карда шавад. Аз ҷиҳати модулятсияи рӯшноӣ, дар боло таъкид шудааст, ки маводи ниобати литий плёнкаи тунук нисбат ба InP ва Si ба даст овардани паҳнои калонтари модулятсия, шиддати ниммавҷи пасттар ва талафоти камтари интиқол осонтар аст. Ғайр аз ин, хаттии баланди модулятсияи электрооптикии маводҳои ниобати литий плёнкаи тунук барои ҳама замимаҳои фотони микроволновка муҳим аст.
Аз нигоҳи масирёбии оптикӣ, вокуниши электро-оптикии баландсуръати маводи ниобатии литийи тунук калиди оптикии асоси LNOI-ро барои гузариши масирёбии оптикии баландсуръат қодир мегардонад ва истеъмоли қувваи чунин гузариши баландсуръат низ хеле кам аст. Барои татбиқи маъмулии технологияи фотони микроволновкаи ҳамгирошуда, чипи шаклдиҳандаи оптикии идорашаванда қобилияти гузариши баландсуръатро барои қонеъ кардани ниёзҳои сканкунии босуръати шуоъ дорад ва хусусиятҳои истеъмоли қувваи хеле паст ба талаботи қатъии системаи массиви фазавии миқёси калон хуб мутобиқ карда шудаанд. Гарчанде ки калиди оптикии асоси InP инчунин метавонад гузариши масири оптикии баландсуръатро амалӣ кунад, он садои калонро ба вуҷуд меорад, хусусан вақте ки калиди оптикии бисёрсатҳа каскадӣ аст, коэффитсиенти садо ба таври ҷиддӣ бад мешавад. Маводҳои кремний, SiO2 ва нитриди кремний метавонанд масирҳои оптикиро танҳо тавассути таъсири термо-оптикӣ ё таъсири парокандагии интиқолдиҳанда иваз кунанд, ки нуқсонҳои истеъмоли қувваи зиёд ва суръати сусти гузаришро дорад. Вақте ки андозаи массиви массиви фазавӣ калон аст, он наметавонад ба талаботи истеъмоли қувваи барқ ҷавобгӯ бошад.
Аз нигоҳи тақвияти оптикӣ,пурқувваткунандаи оптикии нимноқил (SOA) дар асоси InP барои истифодаи тиҷоратӣ пухта расидааст, аммо он нуқсонҳои коэффитсиенти баланди садо ва қувваи пасти баромади сершавӣ дорад, ки барои истифодаи фотонҳои микроволновка мусоид нест. Раванди тақвияти параметрии роҳнамои мавҷгири ниобати литий бо плёнкаи тунук, ки ба фаъолсозӣ ва инверсияи даврӣ асос ёфтааст, метавонад ба тақвияти оптикии садои паст ва қувваи баланди чип ноил гардад, ки метавонад ба талаботи технологияи фотони микроволновкаи ҳамгирошуда барои тақвияти оптикии чип ҷавобгӯ бошад.
Аз нигоҳи ошкоркунии рӯшноӣ, ниобати литий плёнкаи тунук хусусиятҳои хуби интиқол ба рӯшноиро дар банди 1550 нм дорад. Вазифаи табдили фотоэлектрикӣ амалӣ карда намешавад, аз ин рӯ, барои барномаҳои фотони микроволновка, барои қонеъ кардани ниёзҳои табдили фотоэлектрикӣ дар чип. Дар чипҳои интегралии фотонии асоси LNOI воҳидҳои ошкоркунии InGaAs ё Ge-Si бояд тавассути кафшери боркунии баргардонидашуда ё афзоиши эпитаксиалӣ ҷорӣ карда шаванд. Аз нигоҳи пайвастшавӣ бо нахи оптикӣ, азбаски худи нахи оптикӣ маводи SiO2 аст, майдони режими роҳнамои мавҷи SiO2 дараҷаи баландтарини мувофиқат бо майдони режими нахи оптикӣ дорад ва пайвастшавӣ қулайтарин аст. Диаметри майдони режими роҳнамои мавҷи сахт маҳдуди ниобати литий плёнкаи тунук тақрибан 1μm аст, ки аз майдони режими нахи оптикӣ хеле фарқ мекунад, аз ин рӯ, табдили дурусти нуқтаи режим бояд барои мувофиқат бо майдони режими нахи оптикӣ анҷом дода шавад.
Аз нигоҳи ҳамгироӣ, оё маводҳои гуногун дорои потенсиали баланди ҳамгироӣ мебошанд, асосан аз радиуси хамшавии мавҷгир вобаста аст (ки аз маҳдудияти майдони ҳолати мавҷгир таъсир мегирад). Мавҷгири мавҷи сахт маҳдудшуда имкон медиҳад, ки радиуси хурдтари хамшавӣ ба даст оварда шавад, ки барои амалӣ кардани ҳамгироии баланд мусоидат мекунад. Аз ин рӯ, мавҷгирҳои ниобати литий бо плёнкаи тунук имкони ба даст овардани ҳамгироии баландро доранд. Аз ин рӯ, пайдоиши ниобати литий бо плёнкаи тунук имкон медиҳад, ки маводи ниобати литий воқеан нақши "кремний"-и оптикиро бозад. Барои истифодаи фотонҳои микроволновка, бартариҳои ниобати литий бо плёнкаи тунук равшантаранд.
Вақти нашр: 23 апрели соли 2024