Progrés de la recerca deModulador electroòptic de niobat de liti de pel·lícula fina
El modulador electroòptic és el dispositiu central del sistema de comunicació òptica i del sistema fotònic de microones. Regula la propagació de la llum en l'espai lliure o en la guia d'ones òptica canviant l'índex de refracció del material causat pel camp elèctric aplicat. El niobat de liti tradicionalmodulador electroòpticutilitza material de niobat de liti a granel com a material electroòptic. El material de niobat de liti monocristall es dopa localment per formar una guia d'ones mitjançant un procés de difusió de titani o intercanvi de protons. La diferència d'índex de refracció entre la capa central i la capa de revestiment és molt petita, i la guia d'ones té una capacitat d'unió deficient al camp lluminós. La longitud total del modulador electroòptic encapsulat sol ser de 5 a 10 cm.
La tecnologia de niobat de liti sobre aïllant (LNOI) proporciona una manera eficaç de resoldre el problema de les grans dimensions dels moduladors electroòptics de niobat de liti. La diferència d'índex de refracció entre la capa central de la guia d'ones i la capa de revestiment és de fins a 0,7, cosa que millora considerablement la capacitat d'enllaç del mode òptic i l'efecte de regulació electroòptica de la guia d'ones, i s'ha convertit en un punt calent de recerca en el camp dels moduladors electroòptics.
A causa del progrés de la tecnologia de micromecanitzat, el desenvolupament de moduladors electroòptics basats en la plataforma LNOI ha fet progressos ràpids, mostrant una tendència de mida més compacta i millora contínua del rendiment. Segons l'estructura de guia d'ones utilitzada, els moduladors electroòptics de niobat de liti de pel·lícula fina típics són moduladors electroòptics de guia d'ones gravats directament, híbrids carregats.moduladors de guia d'onesi moduladors electroòptics de guia d'ones integrada de silici híbrid.
Actualment, la millora del procés de gravat en sec redueix considerablement la pèrdua de la guia d'ones de niobat de liti de pel·lícula fina, el mètode de càrrega de crestes resol el problema de l'alta dificultat del procés de gravat i ha aconseguit el modulador electroòptic de niobat de liti amb un voltatge de mitja ona inferior a 1 V, i la combinació amb la tecnologia SOI madura compleix amb la tendència d'integració híbrida de fotons i electrons. La tecnologia de niobat de liti de pel·lícula fina té avantatges en la realització d'un modulador electroòptic integrat en un xip de baixa pèrdua, mida petita i gran amplada de banda. Teòricament, es preveu que el push-pull de niobat de liti de pel·lícula fina de 3 mm...Moduladors M⁃ZL'amplada de banda electroòptica de 3 dB pot arribar fins als 400 GHz, i s'ha informat que l'amplada de banda del modulador de niobat de liti de pel·lícula fina preparat experimentalment és d'una mica més de 100 GHz, cosa que encara està lluny del límit superior teòric. La millora que aporta l'optimització dels paràmetres estructurals bàsics és limitada. En el futur, des de la perspectiva d'explorar nous mecanismes i estructures, com ara el disseny de l'elèctrode de guia d'ones coplanar estàndard com a elèctrode de microones segmentat, es podria millorar encara més el rendiment del modulador.
A més, la realització d'un encapsulat integrat de xips moduladors i la integració heterogènia en un xip amb làsers, detectors i altres dispositius és alhora una oportunitat i un repte per al desenvolupament futur de moduladors de niobat de liti de pel·lícula fina. El modulador electroòptic de niobat de liti de pel·lícula fina tindrà un paper més important en els fotons de microones, la comunicació òptica i altres camps.
Data de publicació: 07 d'abril de 2025