Progreso da investigación do modulador electroóptico de niobato de litio de película fina

Progreso da investigación demodulador electroóptico de película fina de niobato de litio

O modulador electroóptico é o dispositivo central do sistema de comunicación óptica e do sistema fotónico de microondas. Regula a propagación da luz no espazo libre ou na guía de ondas óptica cambiando o índice de refracción do material causado polo campo eléctrico aplicado. O niobato de litio tradicionalmodulador electroópticoemprega material de niobato de litio a granel como material electroóptico. O material de niobato de litio monocristalino dopase localmente para formar unha guía de ondas mediante un proceso de difusión de titanio ou intercambio de protóns. A diferenza do índice de refracción entre a capa central e a capa de revestimento é moi pequena, e a guía de ondas ten unha capacidade de unión deficiente ao campo luminoso. A lonxitude total do modulador electroóptico empaquetado adoita ser de 5 a 10 cm.

A tecnoloxía de niobato de litio sobre illante (LNOI) proporciona unha forma eficaz de resolver o problema do gran tamaño do modulador electroóptico de niobato de litio. A diferenza do índice de refracción entre a capa central da guía de ondas e a capa de revestimento é de ata 0,7, o que mellora enormemente a capacidade de unión do modo óptico e o efecto de regulación electroóptica da guía de ondas, e converteuse nun tema candente de investigación no campo do modulador electroóptico.

Debido ao progreso da tecnoloxía de micromecanizado, o desenvolvemento de moduladores electroópticos baseados na plataforma LNOI avanzou rapidamente, mostrando unha tendencia a un tamaño máis compacto e unha mellora continua do rendemento. Segundo a estrutura de guía de ondas utilizada, os moduladores electroópticos de película fina de niobato de litio típicos son moduladores electroópticos de guía de ondas gravados directamente, híbridos cargadosmoduladores de guía de ondae moduladores electroópticos de guía de ondas integradas de silicio híbrido.

Na actualidade, a mellora do proceso de gravado en seco reduce en gran medida a perda da guía de onda de niobato de litio de película fina, o método de carga de cristas resolve o problema da alta dificultade do proceso de gravado e conseguiu o modulador electroóptico de niobato de litio cunha tensión de media onda inferior a 1 V, e a combinación coa tecnoloxía SOI madura cumpre coa tendencia da integración híbrida de fotóns e electróns. A tecnoloxía de niobato de litio de película fina ten vantaxes para conseguir un modulador electroóptico integrado de baixa perda, pequeno tamaño e gran ancho de banda no chip. Teoricamente, prevese que o push-pull de niobato de litio de película fina de 3 mm...Moduladores M⁃ZO ancho de banda electroóptico de 3 dB pode alcanzar ata os 400 GHz, e informouse de que o ancho de banda do modulador de niobato de litio de película fina preparado experimentalmente é lixeiramente superior aos 100 GHz, o que aínda está lonxe do límite superior teórico. A mellora que supón a optimización dos parámetros estruturais básicos é limitada. No futuro, desde a perspectiva de explorar novos mecanismos e estruturas, como o deseño do eléctrodo de guía de ondas coplanar estándar como un eléctrodo de microondas segmentado, o rendemento do modulador podería mellorar aínda máis.

Ademais, a realización dun empaquetado integrado de chips moduladores e a integración heteroxénea no chip con láseres, detectores e outros dispositivos é tanto unha oportunidade como un desafío para o desenvolvemento futuro de moduladores de película fina de niobato de litio. O modulador electroóptico de película fina de niobato de litio desempeñará un papel máis importante nos fotóns de microondas, a comunicación óptica e outros campos.