Una de les propietats més importants d'un modulador òptic és la seva velocitat de modulació o amplada de banda, que hauria de ser com a mínim tan ràpida com la de l'electrònica disponible. Ja s'han demostrat transistors amb freqüències de trànsit molt superiors a 100 GHz en 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'amplada de banda dels moduladors actuals basats en silici és limitada. El silici no posseeix una no linealitat χ(2) a causa de la seva estructura cristal·lina centrosimètrica. L'ús de silici tensat 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 en unions pn o pin [3-5]. S'ha demostrat que les unions polaritzades directament presenten un producte voltatge-longitud tan baix com VπL = 0,36 V mm, però la velocitat de modulació està limitada per la dinàmica dels portadors minoritaris. Tot i això, s'han generat taxes de dades de 10 Gbit/s amb l'ajuda d'una preèmfasi del senyal elèctric [4]. Utilitzant unions polaritzades inversament, l'amplada de banda s'ha augmentat a uns 30 GHz [5,6], però el producte voltatge-longitud 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 al voltatge aplicat. 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 electroòptic (efecte Pockels [8]) sigui particularment desitjable.
2. Enfocament SOH
Recentment, s'ha suggerit l'enfocament híbrid silici-orgànic (SOH) [9–12]. Un exemple d'un modulador SOH es mostra a la figura 1(a). 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 estan situats fora del camp modal òptic per evitar pèrdues òptiques [13], figura 1(b). El dispositiu està recobert amb un material orgànic electroòptic que omple uniformement la ranura. La tensió de modulació és transportada per la guia d'ones elèctrica metàl·lica i cau a través de la ranura gràcies a les tires de silici conductores. El camp elèctric resultant canvia l'índex de refracció a la ranura a través de 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 de modulació molt forts que són de 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 moduladors com els òptics es concentren dins de la ranura, figura 1(b) [14]. De fet, ja s'han mostrat les primeres implementacions de moduladors SOH amb funcionament en subvolts [11], i s'ha demostrat la modulació sinusoidal fins a 40 GHz [15,16]. Tanmateix, el repte en la construcció de moduladors SOH de baixa tensió i alta velocitat és crear una tira de connexió altament conductora. En un circuit equivalent, la ranura es pot representar mitjançant un condensador C i les tires conductores mitjançant resistències R, Fig. 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]. 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 d'impureses [10,14,19]. A més, els intents de fabricació més recents van mostrar una conductivitat inesperadament baixa.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., situada a la "Silicon Valley" de la Xina – Beijing Zhongguancun, és una empresa d'alta tecnologia dedicada a servir a institucions de recerca nacionals i estrangeres, instituts de recerca, universitats i personal de recerca científica empresarial. La nostra empresa es dedica principalment a la recerca i desenvolupament independents, disseny, fabricació i 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 les indústries municipal, militar, de transport, d'energia elèctrica, financera, educació, mèdica i altres.
Esperem poder cooperar amb vosaltres!
Data de publicació: 29 de març de 2023