Una de les propietats més importants d’un modulador òptic és la seva velocitat de modulació o l’amplada de banda, que hauria de ser almenys tan ràpida com l’electrònica disponible. Els transistors amb freqüències de trànsit molt superiors als 100 GHz ja s’han demostrat en tecnologia de silici de 90 nm i la velocitat augmentarà encara més a mesura que es redueix la mida mínima [1]. Tot i això, l'ample de banda dels moduladors basats en silici actual és limitat. El silici no té una χ (2) -Ninlinearitat per la seva estructura cristal·lina centro-simètrica. L’ús del silici tens ha donat lloc a resultats interessants [2], però les no linealitats encara no permeten dispositius pràctics. Per tant, els moduladors fotònics de silici d’art de l’art encara confien en la dispersió de transport lliure en unions PN o PIN [3–5]. S'ha demostrat que les juntes esbiaixades cap endavant presenten 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 transportistes minoritaris. Tot i així, s’han generat taxes de dades de 10 Gbit/s amb l’ajut d’una pre-mesi del senyal elèctric [4]. Utilitzant unions esbiaixades inverses en canvi, l'amplada de banda s'ha incrementat fins a uns 30 GHz [5,6], però el producte VoltageLength va augmentar fins a Vπl = 40 V mm. Malauradament, aquests moduladors de fase d’efectes plasmàtics produeixen també una modulació d’intensitat no desitjada [7], i responen no linealment a la tensió aplicada. Els formats de modulació avançats com el QAM requereixen, però, una resposta lineal i una modulació de fase pura, cosa que fa que l’explotació de l’efecte electro-òptic (efecte Pockels [8]) sigui especialment desitjable.
2. Aproximació SOH
Recentment, s’ha suggerit l’enfocament híbrid de silici-orgànic (SOH) [9–12]. Un exemple de modulador SOH es mostra a la figura 1 (a). Consisteix en una guia d'ona de ranura que guia el camp òptic i dues tires de silici que connecten elèctricament la guia d'ona 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 amb un material orgànic electro-òptic que omple uniformement la ranura. La tensió modulant és transportada per la guia d'ona elèctrica metàl·lica i es deixa caure a través de la ranura gràcies a les tires conductives de silici. El camp elèctric resultant canvia l’índex de refracció a la ranura a través de l’efecte electro òptic ultra ràpid. Com que la ranura té una amplada en l'ordre de 100 nm, alguns volts són suficients per generar camps de modulació molt forts que estan en l'ordre de magnitud de la resistència dielèctrica de la majoria de materials. L’estructura té una alta eficiència de modulació ja que tant els camps modulats com els òptics es concentren dins de la ranura, Fig. 1 (b) [14]. De fet, ja s’han mostrat primeres implementacions de moduladors SOH amb operació de sub-volts [11] i es va demostrar una modulació sinusoïdal de fins a 40 GHz [15,16]. Tanmateix, el repte en la creació de moduladors de SOH d’alta velocitat de baixa tensió és crear una franja de connexió altament conductiva. En un circuit equivalent, la ranura pot ser representada per un condensador C i les tires conductores per resistències R, Fig. 1 (b). La constant de temps RC corresponent determina l’ample de banda del dispositiu [10,14,17,18]. Per tal de disminuir la resistència R, s'ha suggerit que doqui les tires de silici [10,14]. Si bé 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 dels electrons es veu afectada per la dispersió de la impuresa [10,14,19]. A més, els intents de fabricació més recents van mostrar una conductivitat inesperadament baixa.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. Situat a la "Silicon Valley" de la Xina-Beijing Zhongguancun, és una empresa d'alta tecnologia dedicada a servir a institucions de recerca domèstiques i estrangeres, instituts de recerca, universitats i personal de recerca científica empresarial. La nostra empresa es dedica principalment a la investigació i desenvolupament independent, disseny, fabricació, vendes de productes optoelectrònics i proporciona solucions innovadores i serveis professionals i personalitzats per a investigadors científics i enginyers industrials. Després d’anys d’innovació independent, ha format una rica i perfecta sèrie de productes fotoelèctrics, que s’utilitzen àmpliament en indústries municipals, militars, transportades, energia elèctrica, finances, educació, mèdica i altres indústries.
Estem desitjant la cooperació amb vosaltres!
Posada Posada: 29 de març-2023