Loidhneachd àrdmoduladair electro-optaigeachagus tagradh foton meanbh-thonn
Le riatanasan a tha a’ sìor fhàs airson siostaman conaltraidh, gus èifeachdas tar-chuir chomharran a leasachadh tuilleadh, bidh daoine a’ cothlamadh fotonan agus dealanan gus buannachdan co-phàirteach fhaighinn, agus thèid fotonaigs meanbh-thonn a bhreith. Tha feum air moduladair electro-optaigeach airson dealan a thionndadh gu solas ann ansiostaman fotonach meanbh-thonn, agus mar as trice bidh an ceum cudromach seo a’ dearbhadh coileanadh an t-siostaim gu lèir. Leis gur e pròiseas comharran analogach a th’ ann an tionndadh comharra tricead rèidio gu raon optigeach, agus àbhaisteachmoduladairean electro-optaigeachneo-loidhneachd nàdarrach aca, tha saobhadh comharran dona anns a’ phròiseas tionndaidh. Gus modúlachadh loidhneach tuairmseach a choileanadh, mar as trice bidh puing obrachaidh a’ mhodúlaid stèidhichte aig a’ phuing claonadh ceart-cheàrnach, ach chan urrainn dha fhathast coinneachadh ri riatanasan ceangal foton meanbh-thonn airson loidhneachd a’ mhodúlaid. Tha feum èiginneach air moduladairean electro-optaigeach le loidhneachd àrd.
Mar as trice, bidh buaidh sgapadh plasma giùlain shaor (FCD) a’ coileanadh modulachadh clàr-amais ath-tharraingeach àrd-astar stuthan silicon. Tha buaidh FCD agus modulachadh snaim PN neo-loidhneach, a tha a’ dèanamh am moduladair silicon nas lugha loidhneach na am moduladair lithium niobate. Tha stuthan lithium niobate a’ taisbeanadh feartan sàr-mhath.modulachadh electro-optaigeachfeartan air sgàth a’ bhuaidh Pucker aca. Aig an aon àm, tha buannachdan aig stuth lithium niobate leithid leud-bann mòr, deagh fheartan modulachaidh, call ìosal, amalachadh furasta agus co-chòrdalachd le pròiseas leth-chonnsachaidh, cleachdadh lithium niobate film tana gus moduladair electro-optaigeach àrd-choileanaidh a dhèanamh, an taca ri silicon cha mhòr gun “phlàta goirid”, ach cuideachd gus loidhneachd àrd a choileanadh. Tha moduladair electro-optaigeach lithium niobate film tana (LNOI) air inslitheoir air a thighinn gu bhith na stiùireadh leasachaidh gealltanach. Le leasachadh teicneòlas ullachaidh stuth lithium niobate film tana agus teicneòlas gràbhaladh tonn-stiùiridh, tha èifeachdas tionndaidh àrd agus amalachadh nas àirde de moduladair electro-optaigeach lithium niobate film tana air a thighinn gu bhith na raon acadaimigeach agus gnìomhachais eadar-nàiseanta.
Feartan lithium niobate film tana
Anns na Stàitean Aonaichte, rinn DAP AR planning am measadh a leanas air stuthan lithium niobate: ma thèid meadhan ar-a-mach an dealain ainmeachadh às dèidh an stuth silicon a tha ga dhèanamh comasach, tha e coltach gum bi àite-breith ar-a-mach an fhotonaigs air ainmeachadh às dèidh lithium niobate. Tha seo air sgàth gu bheil lithium niobate ag amalachadh buaidh electro-optical, buaidh acousto-optical, buaidh piezoelectric, buaidh thermoelectric agus buaidh photorefractive ann an aon, dìreach mar stuthan silicon ann an raon optaig.
A thaobh feartan tar-chuir optigeach, tha an call tar-chuir as motha air a’ chip aig stuth InP air sgàth gabhail a-steach solais anns a’ chòmhlan 1550nm a thathas a’ cleachdadh gu cumanta. Tha na feartan tar-chuir as fheàrr aig SiO2 agus silicon nitride, agus faodaidh an call ruighinn ìre ~ 0.01dB/cm; An-dràsta, faodaidh call treòraiche tonn treòraiche tonn lithium niobate film tana ruighinn ìre 0.03dB/cm, agus tha comas ann gun tèid call treòraiche tonn lithium niobate film tana a lughdachadh tuilleadh le leasachadh leantainneach air an ìre theicneòlais san àm ri teachd. Mar sin, seallaidh an stuth lithium niobate film tana deagh choileanadh airson structaran solais fulangach leithid slighe foto-cho-chur, shunt agus microring.
A thaobh gineadh solais, chan eil ach InP comasach air solas a leigeil a-mach gu dìreach; Mar sin, airson cleachdadh fotonan meanbh-thonn, feumar an stòr solais stèidhichte air InP a thoirt a-steach air a’ chip fotonach amalaichte stèidhichte air LNOI tro thàthadh luchdaidh air ais no fàs epitaxial. A thaobh modulachadh solais, chaidh a dhaingneachadh gu h-àrd gu bheil e nas fhasa leud-bann modulachaidh nas motha, bholtaids leth-tonn nas ìsle agus call tar-chuir nas ìsle a choileanadh le stuth lithium niobate film tana na InP agus Si. A bharrachd air an sin, tha an loidhneachd àrd de modulachadh electro-optaigeach de stuthan lithium niobate film tana riatanach airson a h-uile cleachdadh foton meanbh-thonn.
A thaobh slighe optigeach, tha freagairt electro-optigeach àrd-astar stuth lithium niobate film tana a’ dèanamh an suidse optigeach stèidhichte air LNOI comasach air suidse slighe optigeach àrd-astar, agus tha an caitheamh cumhachd den t-suidse àrd-astar sin glè ìosal cuideachd. Airson an tagradh àbhaisteach de theicneòlas foton meanbh-thonn amalaichte, tha comas aig a’ chip cruth-beam fo smachd optigeach suidse àrd-astar a dhèanamh gus coinneachadh ri feumalachdan sganadh beam luath, agus tha feartan caitheamh cumhachd ultra-ìosal air an atharrachadh gu math ri riatanasan teann siostam sreath ìreichte mòr-sgèile. Ged as urrainn don suidse optigeach stèidhichte air InP suidse slighe optigeach àrd-astar a thoirt gu buil cuideachd, bheir e a-steach fuaim mhòr, gu sònraichte nuair a thèid an suidse optigeach ioma-ìre a sgaoileadh, bidh an co-èifeachd fuaim air a mhilleadh gu mòr. Chan urrainn dha stuthan silicon, SiO2 agus silicon nitride slighean optigeach atharrachadh ach tron bhuaidh teirmeach-optigeach no buaidh sgapadh giùlain, aig a bheil na h-eas-bhuannachdan de chaitheamh cumhachd àrd agus astar suidse slaodach. Nuair a tha meud an t-sreath ìreichte mòr, chan urrainn dha coinneachadh ri riatanasan caitheamh cumhachd.
A thaobh leudachadh optaigeach, anamplifier optaigeach leth-chonnsachaidh (SOA) stèidhichte air InP air a bhith aibidh airson a chleachdadh gu malairteach, ach tha eas-bhuannachdan ann leithid co-èifeachd fuaim àrd agus cumhachd toraidh sàthaidh ìosal, nach eil freagarrach airson cleachdadh fotonan meanbh-thonn. Faodaidh am pròiseas leudachaidh paraimeadrach de threòraiche tonn lithium niobate film tana stèidhichte air gnìomhachadh agus tionndadh bho àm gu àm leudachadh optigeach air-chip le fuaim ìosal agus cumhachd àrd a choileanadh, a choinnicheas gu math ri riatanasan teicneòlas foton meanbh-thonn amalaichte airson leudachadh optigeach air-chip.
A thaobh lorg solais, tha feartan tar-chuir math aig lithium niobate film tana gu solas anns a’ chòmhlan 1550 nm. Chan urrainnear gnìomh an tionndaidh foto-dealain a thoirt gu buil, agus mar sin airson tagraidhean foton meanbh-thonn, gus coinneachadh ri feumalachdan tionndaidh foto-dealain air a’ chip. Feumar aonadan lorg InGaAs no Ge-Si a thoirt a-steach air sliseagan fotonic amalaichte stèidhichte air LNOI le bhith a’ tàthadh luchdaidh air ais no fàs epitaxial. A thaobh ceangal le snàithleach optaigeach, leis gu bheil an snàithleach optaigeach fhèin na stuth SiO2, tha an ìre maidseadh as àirde aig raon modh an treòraiche tonn SiO2 le raon modh an t-snàithleach optaigeach, agus is e an ceangal as freagarraiche. Tha trast-thomhas raon modh an treòraiche tonn cuibhrichte gu làidir de lithium niobate film tana mu 1μm, a tha gu math eadar-dhealaichte bho raon modh an t-snàithleach optaigeach, agus mar sin feumar cruth-atharrachadh spot modh ceart a dhèanamh gus a bhith a rèir raon modh an t-snàithleach optaigeach.
A thaobh amalachaidh, tha comas amalachaidh àrd aig diofar stuthan an urra gu ìre mhòr air radius lùbadh an treòraiche-tonn (air a bheil buaidh aig cuingealachadh raon modh an treòraiche-tonn). Leigidh an treòraiche-tonn a tha air a chuingealachadh gu làidir le radius lùbadh nas lugha, a tha nas freagarraiche airson amalachadh àrd a thoirt gu buil. Mar sin, tha comas aig treòraichean-tonn lithium niobate film tana amalachadh àrd a choileanadh. Mar sin, tha coltas lithium niobate film tana ga dhèanamh comasach do stuth lithium niobate dreuchd “silicon” optigeach a chluich. Airson cleachdadh fotonan meanbh-thonn, tha buannachdan lithium niobate film tana nas follaisiche.
Àm puist: 23 Giblean 2024