Una de les propietats més importants d'un modulador òptic és la seva velocitat de modulació o ample de banda, que hauria de ser almenys tan ràpid com l'electrònica disponible. Els transistors que tenen freqüències de trànsit molt superiors als 100 GHz ja s'han demostrat en la tecnologia de silici de 90 nm, i la velocitat augmentarà encara més a mesura que es redueixi la mida mínima de la característica [1]. Tanmateix, l'ample de banda dels moduladors actuals basats en silici és limitat. El silici no té una χ(2)-no linealitat a causa de la seva estructura cristal·lina centro-simètrica. L'ús de silici deformat ja ha donat resultats interessants [2], però les no linealitats encara no permeten dispositius pràctics. Per tant, els moduladors fotònics de silici d'última generació encara es basen en la dispersió de portadors lliures a les unions pn o pin [3–5]. S'ha demostrat que les unions polaritzades cap endavant mostren un producte de longitud de tensió tan baix com VπL = 0,36 V mm, però la velocitat de modulació està limitada per la dinàmica dels portadors minoritaris. Tot i així, s'han generat velocitats de dades de 10 Gbit/s amb l'ajuda d'un pre-èmfasi del senyal elèctric [4]. Utilitzant unions polaritzades inversament, l'amplada de banda s'ha augmentat a uns 30 GHz [5,6], però el producte de longitud de voltatge va augmentar a VπL = 40 V mm. Malauradament, aquests moduladors de fase d'efecte plasma també produeixen una modulació d'intensitat no desitjada [7] i responen de manera no lineal a la tensió aplicada. Els formats de modulació avançats com QAM requereixen, però, una resposta lineal i una modulació de fase pura, fent que l'explotació de l'efecte electro-òptic (efecte Pockels [8]) sigui especialment desitjable.
2. Enfocament SOH
Recentment, s'ha suggerit l'enfocament híbrid silici-orgànic (SOH) [9-12]. A la figura 1(a) es mostra un exemple d'un modulador SOH. Consisteix en una guia d'ones de ranura que guia el camp òptic i dues tires de silici que connecten elèctricament la guia d'ones òptica als elèctrodes metàl·lics. Els elèctrodes es troben fora del camp modal òptic per evitar pèrdues òptiques [13], Fig. 1 (b). El dispositiu està recobert d'un material orgànic electro-òptic que omple uniformement la ranura. La tensió moduladora és transportada per la guia d'ones elèctrica metàl·lica i cau a través de la ranura gràcies a les tires conductores de silici. Aleshores, el camp elèctric resultant canvia l'índex de refracció a la ranura mitjançant l'efecte electroòptic ultraràpid. Com que la ranura té una amplada de l'ordre de 100 nm, uns quants volts són suficients per generar camps modulants molt forts que estan en l'ordre de magnitud de la rigidesa dielèctrica de la majoria de materials. L'estructura té una alta eficiència de modulació ja que tant el camp modulador com el òptic es concentren dins de la ranura, Fig. 1(b) [14]. De fet, ja s'han mostrat les primeres implementacions de moduladors SOH amb operació de sub-volt [11], i es va demostrar la modulació sinusoïdal de fins a 40 GHz [15,16]. Tanmateix, el repte en la construcció de moduladors SOH d'alta velocitat de baixa tensió és crear una banda de connexió altament conductora. En un circuit equivalent, la ranura es pot representar amb un condensador C i les tires conductores amb resistències R, figura 1(b). La constant de temps RC corresponent determina l'amplada de banda del dispositiu [10,14,17,18]. Per tal de disminuir la resistència R, s'ha suggerit dopar les tires de silici [10,14]. Mentre que el dopatge augmenta la conductivitat de les tires de silici (i, per tant, augmenta les pèrdues òptiques), es paga una penalització de pèrdua addicional perquè la mobilitat d'electrons es veu afectada per la dispersió d'impureses [10,14,19]. A més, els intents de fabricació més recents van mostrar una conductivitat inesperadament baixa.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. ubicada a la "Silicon Valley" de la Xina - Beijing Zhongguancun, és una empresa d'alta tecnologia dedicada a servir institucions de recerca nacionals i estrangeres, instituts de recerca, universitats i personal d'investigació científica empresarial. La nostra empresa es dedica principalment a la investigació i desenvolupament independents, disseny, fabricació, venda de productes optoelectrònics i ofereix solucions innovadores i serveis professionals i personalitzats per a investigadors científics i enginyers industrials. Després d'anys d'innovació independent, ha format una sèrie rica i perfecta de productes fotoelèctrics, que s'utilitzen àmpliament en indústries municipals, militars, de transport, d'energia elèctrica, finances, educació, medicina i altres indústries.
Esperem cooperar amb vosaltres!
Hora de publicació: 29-mar-2023