Alta linealitatmodulador electro-òptici aplicació de fotons de microones
Amb els creixents requisits dels sistemes de comunicació, per tal de millorar encara més l'eficiència de transmissió dels senyals, les persones fusionaran fotons i electrons per aconseguir avantatges complementaris i naixerà la fotònica de microones.El modulador electro-òptic és necessari per a la conversió d'electricitat en llumsistemes fotònics de microones, i aquest pas clau normalment determina el rendiment de tot el sistema.Atès que la conversió del senyal de radiofreqüència a domini òptic és un procés de senyal analògic i normalmoduladors electro-òpticstenen una no linealitat inherent, hi ha una greu distorsió del senyal en el procés de conversió.Per aconseguir una modulació lineal aproximada, el punt de funcionament del modulador se sol fixar al punt de polarització ortogonal, però encara no pot complir els requisits de l'enllaç de fotons de microones per a la linealitat del modulador.Es necessiten urgentment moduladors electroòptics amb alta linealitat.
La modulació de l'índex de refracció d'alta velocitat dels materials de silici s'aconsegueix normalment mitjançant l'efecte de dispersió de plasma de portador lliure (FCD).Tant l'efecte FCD com la modulació de la unió PN són no lineals, cosa que fa que el modulador de silici sigui menys lineal que el modulador de niobat de liti.Els materials de niobat de liti presenten excel·lentsmodulació electro-òpticapropietats a causa del seu efecte Pucker.Al mateix temps, el material de niobat de liti té els avantatges d'ample de banda gran, bones característiques de modulació, baixa pèrdua, fàcil integració i compatibilitat amb el procés de semiconductors, l'ús de niobat de liti de pel·lícula fina per fer un modulador electro-òptic d'alt rendiment, en comparació amb el silici. gairebé cap "placa curta", però també per aconseguir una alta linealitat.El modulador electroòptic de niobat de liti de pel·lícula fina (LNOI) a l'aïllant s'ha convertit en una direcció de desenvolupament prometedora.Amb el desenvolupament de la tecnologia de preparació de material de niòbat de liti de pel·lícula fina i la tecnologia de gravat de guies d'ona, l'alta eficiència de conversió i la major integració del modulador electroòptic de niòbat de liti de pel·lícula fina s'ha convertit en el camp de l'acadèmia i la indústria internacionals.
Característiques del niobat de liti de pel·lícula fina
Als Estats Units, la planificació DAP AR ha fet la següent avaluació dels materials de niobat de liti: si el centre de la revolució electrònica rep el nom del material de silici que ho fa possible, és probable que el lloc de naixement de la revolució fotònica tingui el nom de niobat de liti. .Això es deu al fet que el niobat de liti integra l'efecte electro-òptic, l'efecte acústo-òptic, l'efecte piezoelèctric, l'efecte termoelèctric i l'efecte fotorefractiu, igual que els materials de silici en el camp de l'òptica.
Pel que fa a les característiques de transmissió òptica, el material InP té la major pèrdua de transmissió al xip a causa de l'absorció de llum a la banda de 1550 nm que s'utilitza habitualment.SiO2 i nitrur de silici tenen les millors característiques de transmissió, i la pèrdua pot arribar al nivell de ~ 0,01 dB/cm;Actualment, la pèrdua de la guia d'ones de la guia d'ones de niobat de liti de pel·lícula prima pot arribar al nivell de 0,03 dB/cm, i la pèrdua de la guia d'ones de niobat de liti de pel·lícula prima té el potencial de reduir-se encara més amb la millora contínua del nivell tecnològic en el futur.Per tant, el material de niobat de liti de pel·lícula fina mostrarà un bon rendiment per a estructures de llum passives com el camí fotosintètic, la derivació i el microring.
Pel que fa a la generació de llum, només InP té la capacitat d'emetre llum directament;Per tant, per a l'aplicació de fotons de microones, és necessari introduir la font de llum basada en InP al xip fotònic integrat basat en LNOI mitjançant la soldadura de càrrega posterior o el creixement epitaxial.Pel que fa a la modulació de la llum, s'ha subratllat anteriorment que el material de niobat de liti de pel·lícula fina és més fàcil d'aconseguir una amplada de banda de modulació més gran, una tensió de mitja ona més baixa i una pèrdua de transmissió menor que InP i Si.A més, l'alta linealitat de la modulació electro-òptica dels materials de niobat de liti de pel·lícula fina és essencial per a totes les aplicacions de fotons de microones.
Pel que fa a l'encaminament òptic, la resposta electro-òptica d'alta velocitat del material de niobat de liti de pel·lícula fina fa que l'interruptor òptic basat en LNOI sigui capaç de canviar d'encaminament òptic d'alta velocitat i el consum d'energia d'aquesta commutació d'alta velocitat també és molt baix.Per a l'aplicació típica de la tecnologia de fotons de microones integrada, el xip de formació de feix controlat òpticament té la capacitat de canviar d'alta velocitat per satisfer les necessitats d'escaneig de feix ràpid, i les característiques del consum d'energia ultra baix s'adapten bé als estrictes requisits de grans -Sistema de matriu en fases a escala.Tot i que l'interruptor òptic basat en InP també pot realitzar un canvi de camí òptic d'alta velocitat, introduirà un gran soroll, especialment quan l'interruptor òptic multinivell està en cascada, el coeficient de soroll es deteriorarà seriosament.Els materials de silici, SiO2 i nitrur de silici només poden canviar els camins òptics mitjançant l'efecte termo-òptic o l'efecte de dispersió del portador, que té els desavantatges d'un alt consum d'energia i una velocitat de commutació lenta.Quan la mida de la matriu de la matriu en fases és gran, no pot complir els requisits de consum d'energia.
Pel que fa a l'amplificació òptica, elamplificador òptic semiconductor (SOA) basat en InP ha estat madur per a ús comercial, però té els desavantatges d'un coeficient de soroll alt i una baixa potència de sortida de saturació, que no afavoreix l'aplicació de fotons de microones.El procés d'amplificació paramètric de la guia d'ona de niobat de liti de pel·lícula prima basat en l'activació i la inversió periòdicas pot aconseguir una amplificació òptica en xip de baix soroll i alta potència, que pot complir bé els requisits de la tecnologia integrada de fotons de microones per a l'amplificació òptica en xip.
Pel que fa a la detecció de llum, el niobat de liti de pel·lícula fina té bones característiques de transmissió a la llum en la banda de 1550 nm.La funció de conversió fotoelèctrica no es pot realitzar, per tant, per a aplicacions de fotons de microones, per tal de satisfer les necessitats de conversió fotoelèctrica al xip.Les unitats de detecció InGaAs o Ge-Si s'han d'introduir en xips fotònics integrats basats en LNOI mitjançant soldadura de càrrega posterior o creixement epitaxial.Pel que fa a l'acoblament amb fibra òptica, com que la fibra òptica en si és material de SiO2, el camp de modalitat de la guia d'ona de SiO2 té el grau de concordança més alt amb el camp de modalitat de la fibra òptica i l'acoblament és el més convenient.El diàmetre del camp del mode de la guia d'ona fortament restringida del niobat de liti de pel·lícula fina és d'uns 1 μm, que és força diferent del camp del mode de la fibra òptica, de manera que s'ha de dur a terme una transformació adequada del punt de mode per adaptar-se al camp del mode de fibra òptica.
Pel que fa a la integració, si diversos materials tenen un alt potencial d'integració depèn principalment del radi de flexió de la guia d'ones (afectat per la limitació del camp del mode de guia d'ones).La guia d'ona fortament restringida permet un radi de flexió més petit, que és més propici per a la realització d'una alta integració.Per tant, les guies d'ona de niòbat de liti de pel·lícula prima tenen el potencial d'aconseguir una alta integració.Per tant, l'aparició del niobat de liti de pel·lícula fina fa possible que el material de niobat de liti tingui realment el paper de "silici" òptic.Per a l'aplicació de fotons de microones, els avantatges del niobat de liti de pel·lícula fina són més evidents.
Hora de publicació: 23-abril-2024