Unha das propiedades máis importantes dun modulador óptico é a súa velocidade de modulación ou ancho de banda, que debería ser polo menos tan rápida como a electrónica dispoñible. Os transistores con frecuencias de tránsito moi superiores a 100 GHz xa foron demostrados na tecnoloxía de silicio de 90 nm, e a velocidade aumentará aínda máis a medida que se reduza o tamaño mínimo da característica [1]. Non obstante, o ancho de banda dos moduladores baseados en silicio actuais é limitado. O silicio non posúe unha non linealidade χ(2) debido á súa estrutura cristalina centrosimétrica. O uso de silicio tensado xa levou a resultados interesantes [2], pero as non linealidades aínda non permiten dispositivos prácticos. Polo tanto, os moduladores fotónicos de silicio de última xeración aínda dependen da dispersión de portadores libres en unións pn ou pin [3–5]. Demostrouse que as unións con polarización directa presentan un produto tensión-lonxitude tan baixo como VπL = 0,36 V mm, pero a velocidade de modulación está limitada pola dinámica dos portadores minoritarios. Aínda así, xeráronse taxas de datos de 10 Gbit/s coa axuda dunha preénfase do sinal eléctrico [4]. Usando unións con polarización inversa, o ancho de banda aumentou a uns 30 GHz [5,6], pero o produto tensión-lonxitude subiu a VπL = 40 V mm. Desafortunadamente, estes moduladores de fase de efecto plasma tamén producen unha modulación de intensidade non desexada [7] e responden de forma non lineal á tensión aplicada. Non obstante, os formatos de modulación avanzados como o QAM requiren unha resposta lineal e unha modulación de fase pura, o que fai que a explotación do efecto electroóptico (efecto Pockels [8]) sexa particularmente desexable.
2. Enfoque SOH
Recentemente, suxeriuse o enfoque híbrido silicio-orgánico (SOH) [9–12]. Un exemplo dun modulador SOH móstrase na figura 1(a). Consiste nunha guía de ondas de ranura que guía o campo óptico e dúas tiras de silicio que conectan electricamente a guía de ondas ópticas aos eléctrodos metálicos. Os eléctrodos están situados fóra do campo modal óptico para evitar perdas ópticas [13], figura 1(b). O dispositivo está revestido cun material orgánico electroóptico que enche uniformemente a ranura. A tensión de modulación é transportada pola guía de ondas eléctrica metálica e diminúe a través da ranura grazas ás tiras de silicio condutoras. O campo eléctrico resultante cambia entón o índice de refracción na ranura a través do efecto electroóptico ultrarrápido. Dado que a ranura ten unha anchura da orde de 100 nm, uns poucos voltios son suficientes para xerar campos de modulación moi fortes que están na orde de magnitude da resistencia dieléctrica da maioría dos materiais. A estrutura ten unha alta eficiencia de modulación xa que tanto os campos moduladores como os ópticos están concentrados dentro da ranura, figura 1(b) [14]. De feito, xa se mostraron as primeiras implementacións de moduladores SOH con funcionamento en subvoltos [11], e demostrouse a modulación sinusoidal de ata 40 GHz [15,16]. Non obstante, o desafío na construción de moduladores SOH de baixa tensión e alta velocidade é crear unha tira de conexión altamente condutiva. Nun circuíto equivalente, a ranura pode representarse mediante un condensador C e as tiras condutivas mediante resistencias R, Fig. 1(b). A constante de tempo RC correspondente determina o ancho de banda do dispositivo [10,14,17,18]. Para diminuír a resistencia R, suxeriuse dopar as tiras de silicio [10,14]. Aínda que o dopado aumenta a condutividade das tiras de silicio (e, polo tanto, aumenta as perdas ópticas), págase unha penalización de perda adicional porque a mobilidade dos electróns vese afectada pola dispersión de impurezas [10,14,19]. Ademais, os intentos de fabricación máis recentes mostraron unha condutividade inesperadamente baixa.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., situada no "Silicon Valley" da China (Pequín Zhongguancun), é unha empresa de alta tecnoloxía dedicada a servir a institucións de investigación nacionais e estranxeiras, institutos de investigación, universidades e persoal de investigación científica empresarial. A nosa empresa dedícase principalmente á investigación e desenvolvemento independentes, deseño, fabricación e venda de produtos optoelectrónicos, e ofrece solucións innovadoras e servizos profesionais e personalizados para investigadores científicos e enxeñeiros industriais. Tras anos de innovación independente, formou unha serie rica e perfecta de produtos fotoeléctricos, que se usan amplamente nas industrias municipal, militar, de transporte, enerxía eléctrica, financeira, educativa, médica e outras.
Agardamos con interese a túa cooperación!
Data de publicación: 29 de marzo de 2023