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 que teñen frecuencias de tránsito moi superiores a 100 GHz xa se demostraron na tecnoloxía de silicio de 90 nm, e a velocidade aumentará aínda máis a medida que se reduza o tamaño mínimo das características [1].Non obstante, o ancho de banda dos actuais moduladores baseados en silicio é limitado.O silicio non posúe unha χ(2)-non linealidade debido á súa estrutura cristalina centro-simétrica.O uso de silicio deformado 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 polarizadas cara adiante presentan un produto voltaxe-lonxitude tan baixo como VπL = 0,36 V mm, pero a velocidade de modulación está limitada pola dinámica dos portadores minoritarios.Aínda así, xeráronse velocidades de datos de 10 Gbit/s coa axuda dunha pre-énfase do sinal eléctrico [4].Usando unións polarizadas inversamente, o ancho de banda aumentou a uns 30 GHz [5,6], pero o produto de lonxitude de voltaxe subiu a VπL = 40 V mm.Desafortunadamente, tales moduladores de fase de efecto plasma tamén producen unha modulación de intensidade non desexada [7], e responden de forma non lineal á tensión aplicada.Os formatos de modulación avanzados como QAM requiren, porén, unha resposta lineal e unha modulación de fase pura, polo que a explotación do efecto electro-óptico (efecto Pockels [8]) é 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 eléctricamente a guía de ondas ópticas cos electrodos metálicos.Os electrodos están situados fóra do campo modal óptico para evitar perdas ópticas [13], Fig. 1(b).O dispositivo está revestido dun material orgánico electro-óptico que enche uniformemente a ranura.A tensión de modulación é transportada pola guía de ondas eléctrica metálica e cae a través da ranura grazas ás tiras condutoras de silicio.O campo eléctrico resultante cambia entón o índice de refracción na ranura a través do efecto electro-óptico ultrarrápido.Dado que a ranura ten un ancho da orde de 100 nm, uns poucos voltios son suficientes para xerar campos de modulación moi fortes que están na orde de magnitude da rigidez dieléctrica da maioría dos materiais.A estrutura ten unha alta eficiencia de modulación xa que tanto o campo modulador como o óptico están concentrados dentro da ranura, Fig. 1(b) [14].De feito, xa se mostraron as primeiras implementacións de moduladores SOH con operación de subvoltios [11], e demostrouse a modulación sinusoidal de ata 40 GHz [15,16].Non obstante, o desafío na construción de moduladores SOH de alta velocidade de baixa tensión é crear unha tira de conexión altamente condutora.Nun circuíto equivalente a ranura pódese representar por un capacitor C e as tiras condutoras por resistencias R, figura 1(b).A constante de tempo RC correspondente determina o ancho de banda do dispositivo [10,14,17,18].Para diminuír a resistencia R, propúxose dopar as tiras de silicio [10,14].Mentres o dopaxe 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 prexudicada 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" de China - Beijing 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 independente, deseño, fabricación, venda de produtos optoelectrónicos e ofrece solucións innovadoras e servizos profesionais e personalizados para investigadores científicos e enxeñeiros industriais.Despois de anos de innovación independente, formou unha serie rica e perfecta de produtos fotoeléctricos, que son amplamente utilizados en industrias municipais, militares, transportes, enerxía eléctrica, finanzas, educación, medicina e outras industrias.
Estamos ansiosos por colaborar contigo!
Hora de publicación: 29-mar-2023