Unha das propiedades máis importantes dun modulador óptico é a súa velocidade de modulación ou ancho de banda, que debería ser polo menos tan rápido como a electrónica dispoñible. Os transistores con frecuencias de tránsito moi superiores a 100 GHz xa se demostraron en tecnoloxía de silicio de 90 nm, e a velocidade aumentará aínda máis a medida que se reduce o tamaño mínimo da característica [1]. Non obstante, o ancho de banda dos moduladores baseados en silicio actual é limitado. O silicio non posúe unha χ (2) -nonlinearidade debido á súa estrutura cristalina centro-simétrica. O uso de silicio tensado levou a resultados interesantes xa [2], pero as non linealidades aínda non permiten dispositivos prácticos. Os moduladores fotónicos de silicio de última xeración aínda dependen da dispersión de transportistas libres en unións PN ou PIN [3-5]. As unións sesgadas adiante demostraron que presentan un produto de lonxitude de tensión tan baixo como VπL = 0,36 V mm, pero a velocidade de modulación está limitada pola dinámica dos portadores minoritarios. Aínda así, xeráronse as taxas de datos de 10 gbit/s coa axuda dunha prefinsis do sinal eléctrico [4]. No seu lugar, empregando unións sesgadas inversas, o ancho de banda aumentouse ata uns 30 GHz [5,6], pero o produto de Voltagel de lonxitude subiu a Vπl = 40 V mm. Por desgraza, tales moduladores de fase de efecto plasmático producen tamén modulación de intensidade indesexada [7], e responden non linealmente á tensión aplicada. Non obstante, os formatos avanzados de modulación como QAM requiren unha resposta lineal e unha modulación de fase pura, facendo que a explotación do efecto electro-óptico (efecto Pockels [8]) sexa especialmente desexable.
2. Enfoque de SOH
Recentemente, suxeriuse o enfoque híbrido de silicio-orgánico (SOH) [9-12]. Na figura 1 (a) móstrase un exemplo de modulador SOH. Consta dunha guía de ondas de ranura que guía o campo óptico e dúas tiras de silicio que conectan eléctricamente a guía de onda óptica aos electrodos metálicos. Os electrodos están situados fóra do campo modal óptico para evitar perdas ópticas [13], Fig. 1 (b). O dispositivo está revestido cun material orgánico electro-óptico que enche uniformemente a ranura. A tensión moduladora é transportada pola guía de ondas eléctrica metálica e cae na ranura grazas ás tiras de silicio condutoras. O campo eléctrico resultante cambia entón o índice de refracción na ranura a través do efecto electro-óptico ultra-rápido. Dado que a ranura ten un ancho na orde de 100 nm, algúns voltios son suficientes para xerar campos moduladores moi fortes que están na orde de magnitude da forza dieléctrica da maioría dos materiais. A estrutura ten unha alta eficiencia de modulación xa que tanto os campos modulados como os ópticos están concentrados dentro da ranura, Fig. 1 (b) [14]. De feito, xa se amosaron as primeiras implementacións de moduladores de SOH con operación de sub-voltios [11], e demostrouse a modulación sinusoidal de ata 40 GHz [15,16]. Non obstante, o reto na construción de moduladores SOH de alta velocidade de baixa tensión é crear unha tira de conexión altamente condutora. Nun circuíto equivalente, a ranura pode ser representada por un condensador C e as tiras condutivas por 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 que drogue as tiras de silicio [10,14]. Mentres a dopaxe aumenta a condutividade das tiras de silicio (e polo tanto aumenta as perdas ópticas), un paga unha pena de perda adicional porque a mobilidade de electróns está afectada pola dispersión de impureza [10,14,19]. Ademais, os intentos de fabricación máis recentes mostraron unha condutividade inesperadamente baixa.
Beijing Rofea optoelectronics Co., Ltd. Situado no "Silicon Valley" de China-Pequín Zhongguancun, é unha empresa de alta tecnoloxía dedicada a servir institucións de investigación domésticas e estranxeiras, institutos de investigación, universidades e persoal de investigación científica empresarial. A nosa empresa dedícase principalmente á investigación e desenvolvemento independente, deseño, fabricación, vendas de produtos optoelectrónicos e ofrece solucións innovadoras e servizos profesionais personalizados para investigadores científicos e enxeñeiros industriais. Despois de anos de innovación independente, formou unha rica e perfecta serie de produtos fotoeléctricos, que son amplamente empregados en industrias municipais, militares, transporte, enerxía eléctrica, finanzas, educación, médicos e outras industrias.
Estamos desexando a cooperación contigo.
Tempo de publicación: MAR-29-2023