Alta linealidadeModulador electro-ópticoe aplicación de fotón de microondas
Co aumento dos requisitos dos sistemas de comunicación, para mellorar aínda máis a eficiencia da transmisión de sinais, as persoas fusionarán fotóns e electróns para conseguir vantaxes complementarias e nacerán a fotónica de microondas. O modulador electro-óptico é necesario para a conversión da electricidade á luzSistemas fotónicos de microondase este paso clave normalmente determina o rendemento de todo o sistema. Dado que a conversión do sinal de frecuencia de radio en dominio óptico é un proceso de sinal analóxico e ordinarioModuladores electro-ópticosNon ten linealidade inherente, hai unha distorsión de sinal grave no proceso de conversión. Para conseguir unha modulación lineal aproximada, o punto de funcionamento do modulador adoita ser fixado no punto de sesgo ortogonal, pero aínda non pode cumprir os requisitos do enlace de fotón de microondas para a linealidade do modulador. Necesítanse urxentemente moduladores electro-ópticos con alta linealidade.
A modulación do índice de refracción de alta velocidade de materiais de silicio adoita alcanzarse polo efecto de dispersión do plasma do transportista libre (FCD). Tanto o efecto FCD como a modulación da unión PN non son lineal, o que fai que o modulador de silicio sexa menos lineal que o modulador de niobato de litio. Os materiais niobados de litio presentan excelentesModulación electro-ópticapropiedades debido ao seu efecto de pucker. Ao mesmo tempo, o material de niobato de litio ten as vantaxes do ancho de banda grande, boas características de modulación, baixa perda, fácil integración e compatibilidade co proceso de semicondutores, o uso de niobato de litio de película fina para facer un modulador electro-óptico de alto rendemento, en comparación con silicio case non "placa curta", senón tamén para o alto lineamento.. FILL FILM Lithium Niobate (LNOI) Modulador electro-óptico no illante converteuse nunha dirección de desenvolvemento prometedora. Co desenvolvemento da tecnoloxía de preparación de materiais de niobato de litio de película fina e a tecnoloxía de gravado de guía de ondas, a alta eficiencia de conversión e a maior integración de películas finas de litio niobato modulador electro-óptico converteuse no campo da academia e industria internacional.
Características da película fina niobate de litio
Nos Estados Unidos, a planificación de DAP AR fixo que a seguinte avaliación de materiais de niobato de litio: se o centro da revolución electrónica leva o nome do material de silicio que o fai posible, é probable que o lugar de nacemento da revolución fotónica sexa nomeado polo niobato de litio. Isto débese a que o niobato de litio integra un efecto electro-óptico, efecto acústico-óptico, efecto piezoeléctrico, efecto termoeléctrico e efecto fotorrefractivo nun, ao igual que os materiais de silicio no campo da óptica.
En termos de características de transmisión óptica, o material INP ten a maior perda de transmisión en chip debido á absorción de luz na banda de 1550 nm de uso común. O nitruro de SIO2 e o silicio teñen as mellores características de transmisión e a perda pode alcanzar o nivel de ~ 0,01dB/cm; Na actualidade, a perda de guía de onda de guión de onda de niobato de litio de película fina pode alcanzar o nivel de 0,03dB/cm, e a perda de onda de niobato de litio de película fina de película fina redúcese aínda máis coa mellora continua do nivel tecnolóxico no futuro. Polo tanto, o material de niobato de litio de película fina mostrará un bo rendemento para estruturas de luz pasiva como o camiño fotosintético, o shunt e a microración.
En termos de xeración lixeira, só o INP ten a capacidade de emitir luz directamente; Polo tanto, para a aplicación de fotóns de microondas, é necesario introducir a fonte de luz baseada en INP no chip integrado fotónico baseado en LNOI mediante o xeito de soldadura de retroceso ou o crecemento epitaxial. En termos de modulación de luz, subliñouse anteriormente que o material de niobato de litio de película fina é máis fácil de conseguir un ancho de banda de modulación maior, tensión de media onda inferior e menor perda de transmisión que INP e SI. Ademais, a alta linealidade da modulación electro-óptica de materiais de niobato de litio de película fina é esencial para todas as aplicacións de fotóns de microondas.
En termos de enrutamento óptico, a resposta electro-óptica de alta velocidade de material de niobato de litio de película fina fai que o interruptor óptico baseado en LNOI sexa capaz de conmutación de enrutamento óptico de alta velocidade, e o consumo de enerxía de tal conmutación de alta velocidade tamén é moi baixo. Para a aplicación típica da tecnoloxía de fotóns de microondas integrada, o chip de forma de feixe controlado ópticamente ten a capacidade de conmutación de alta velocidade para satisfacer as necesidades da dixitalización rápida e as características do consumo de enerxía ultra-baixa están ben adaptadas aos estritos requisitos do sistema de matriz por fases a gran escala. Aínda que o interruptor óptico baseado en INP tamén pode realizar a conmutación de ruta óptica de alta velocidade, introducirá ruído grande, especialmente cando o interruptor óptico a varios niveis está en cascada, o coeficiente de ruído deteriorarase seriamente. Os materiais de nitruro de silicio, SIO2 e silicio só poden cambiar camiños ópticos a través do efecto termo-óptico ou o efecto de dispersión do portador, que ten os inconvenientes do alto consumo de enerxía e da velocidade de conmutación lenta. Cando o tamaño da matriz da matriz por fases é grande, non pode cumprir os requisitos do consumo de enerxía.
En termos de amplificación óptica, oAmplificador óptico de semiconductor (Soa) baseado en INP foi maduro para uso comercial, pero ten os inconvenientes de alto coeficiente de ruído e baixa potencia de saturación, o que non é propicio para a aplicación de fotóns de microondas. O proceso de amplificación paramétrica de guía de ondas de niobato de litio de película fina baseada na activación periódica e a inversión pode conseguir un baixo ruído e de alta potencia amplificación óptica no chip, o que pode cumprir os requisitos da tecnoloxía de fotóns de microondas integrado para a amplificación óptica de chip.
En termos de detección de luz, o Niobate de litio de película fina ten boas características de transmisión á luz na banda de 1550 nm. Non se pode realizar a función da conversión fotoeléctrica, polo que para as aplicacións de fotóns de microondas, para satisfacer as necesidades da conversión fotoeléctrica no chip. Hai que introducir unidades de detección de INGAAS ou GE-SI nos chips integrados fotónicos baseados en LNOI mediante a soldadura de retroceso ou o crecemento epitaxial. En termos de acoplamiento con fibra óptica, porque a fibra óptica en si é material SIO2, o campo de modo de guía de onda SIO2 ten o grao de correspondencia máis alto co campo do modo de fibra óptica, e o acoplamiento é o máis conveniente. O diámetro do campo do modo da guía de onda fortemente restrinxida do niobato de litio de película fina é de aproximadamente 1μm, que é bastante diferente do campo de modo de fibra óptica, polo que debe realizarse unha transformación de puntos adecuada para coincidir co campo do modo de fibra óptica.
En termos de integración, se varios materiais teñen un alto potencial de integración depende principalmente do radio de flexión da guía de ondas (afectado pola limitación do campo do modo de guía de ondas). A guía de onda fortemente restrinxida permite un radio de flexión máis pequeno, que é máis propicio para a realización da alta integración. Polo tanto, as guías de onda de niobato de litio de película fina teñen o potencial de conseguir unha alta integración. Polo tanto, a aparición de niobato de litio de película fina fai posible que o material de niobato de litio xogue realmente o papel do "silicio" óptico. Para a aplicación de fotóns de microondas, as vantaxes do niobato de litio de película fina son máis obvias.
Tempo post: 23-2024 de abril