Àrd-sreathachdmodulator electro-opticagus tagradh microwave photon
Le riatanasan siostaman conaltraidh a tha a’ sìor fhàs, gus tuilleadh leasachaidh a dhèanamh air èifeachdas tar-chuir chomharran, bidh daoine a’ leaghadh photons agus dealanan gus buannachdan co-phàirteach a choileanadh, agus thèid photonics microwave a bhreith. Tha feum air an modulator electro-optigeach airson dealan a thionndadh gu solassiostaman photonic microwave, agus mar as trice bidh am prìomh cheum seo a 'dearbhadh coileanadh an t-siostaim gu lèir. Leis gu bheil tionndadh comharra tricead rèidio gu raon optigeach na phròiseas comharran analog, agus àbhaisteachmodulators electro-optigeachle neo-loidhneachd gnèitheach, tha fìor shaobhadh chomharran anns a’ phròiseas tionndaidh. Gus modaladh sreathach tuairmseach a choileanadh, mar as trice bidh puing obrachaidh a ’modulator stèidhichte aig a’ phuing claonadh orthogonal, ach chan urrainn dha fhathast coinneachadh ri riatanasan ceangal photon microwave airson sreathachd an modulator. Tha feum èiginneach air modulators electro-optic le sreathachd àrd.
Mar as trice bidh atharrachadh clàr-amais ath-tharraingeach àrd-astar de stuthan silicon air a choileanadh le buaidh sgaoileadh plasma neach-giùlain an-asgaidh (FCD). Tha an dà chuid buaidh FCD agus atharrachadh snaim PN neo-loidhneach, a tha a’ fàgail nach eil am modulator silicon cho sreathach ris an modulator lithium niobate. Tha stuthan lithium niobate a 'nochdadh sàr-mhathmodaladh electro-optigeachfeartan mar thoradh air a’ bhuaidh Pucker aca. Aig an aon àm, tha na buannachdan aig stuth lithium niobate le leud-bann mòr, feartan atharrachaidh math, call ìosal, amalachadh furasta agus co-chòrdalachd le pròiseas semiconductor, cleachdadh film tana lithium niobate gus modulator electro-optical àrd-choileanadh a dhèanamh, an coimeas ri silicon cha mhòr nach eil “truinnsear goirid”, ach cuideachd gus sreathachd àrd a choileanadh. Tha modulator electro-optic film tana lithium niobate (LNOI) air insuladair air a thighinn gu bhith na stiùireadh leasachaidh gealltanach. Le leasachadh teicneòlas ullachaidh stuthan film tana lithium niobate agus teicneòlas sgrìobadh waveguide, tha an èifeachdas tionndaidh àrd agus amalachadh nas àirde de modulator electro-optic film tana lithium niobate air a thighinn gu bhith na raon acadaimigeach agus gnìomhachas eadar-nàiseanta.
Feartan film tana lithium niobate
Anns na Stàitean Aonaichte tha dealbhadh DAP AR air am measadh a leanas a dhèanamh air stuthan lithium niobate: ma tha meadhan an tionndadh dealanach air ainmeachadh às deidh an stuth silicon a tha ga dhèanamh comasach, tha e coltach gun tèid àite breith an ar-a-mach photonics ainmeachadh às deidh lithium niobate . Tha seo air sgàth gu bheil lithium niobate a’ fighe a-steach buaidh electro-optigeach, buaidh acousto-optical, buaidh piezoelectric, buaidh thermoelectric agus buaidh photorefractive ann an aon, dìreach mar stuthan silicon ann an raon optics.
A thaobh feartan tar-chuir optigeach, tha an call tar-chuir air-chip as motha aig stuth InP mar thoradh air a bhith a’ gabhail a-steach solas 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; Aig an àm seo, faodaidh call tonn-tonn de thonn-tonn lithium niobate film tana ruighinn ìre 0.03dB / cm, agus tha comas aig call tonn-tonn lithium niobate film tana a lughdachadh tuilleadh le leasachadh leantainneach air an ìre teicneòlais anns an ri teachd. Mar sin, seallaidh an stuth tana film lithium niobate deagh choileanadh airson structaran solais fulangach leithid slighe photoynthetic, shunt agus microring.
A thaobh gineadh solais, chan eil ach InP comasach air solas a chuir a-mach gu dìreach; Mar sin, airson a bhith a’ cleachdadh photons microwave, feumar an stòr solais stèidhichte air InP a thoirt a-steach air a’ chip aonaichte photonic stèidhichte air LNOI le bhith a’ toirt air ais tàthadh no fàs epitaxial. A thaobh modaladh solais, chaidh cuideam a chuir air gu h-àrd gu bheil stuth film tana lithium niobate nas fhasa leud-bann modaladh nas motha, bholtadh leth-tonn nas ìsle agus call tar-chuir nas ìsle na InP agus Si. A bharrachd air an sin, tha an loidhne àrd de mhodaladh electro-optigeach de stuthan tana lithium niobate riatanach airson a h-uile tagradh photon microwave.
A thaobh slighe optigeach, tha freagairt electro-optigeach àrd-astar de stuth lithium niobate film tana a’ fàgail gu bheil an tionndadh optigeach stèidhichte air LNOI comasach air tionndadh slighe optigeach aig astar àrd, agus tha caitheamh cumhachd an leithid de dh’ atharrachadh aig astar glè ìosal cuideachd. Airson a bhith a’ cleachdadh teicneòlas photon microwave amalaichte gu h-àbhaisteach, tha comas aig a’ chip cumadh beam fo smachd optigeach atharrachadh aig astar àrd gus coinneachadh ri feumalachdan sganadh giùlan luath, agus tha feartan caitheamh cumhachd ultra-ìosal air an deagh atharrachadh a rèir riatanasan teann mòr. - sgèile siostam rèite mean air mhean. Ged as urrainn don tionndadh optigeach stèidhichte air InP cuideachd atharrachadh slighe optigeach aig astar àrd a thoirt gu buil, bheir e a-steach fuaim mòr, gu sònraichte nuair a thèid an tionndadh optigeach ioma-ìre a sgaoileadh, bidh an co-èifeachd fuaim air a dhol sìos gu mòr. Chan urrainn do stuthan silicone, SiO2 agus silicon nitride ach slighean optigeach atharrachadh tron bhuaidh thermo-optigeach no buaidh sgaoilidh giùlain, aig a bheil na h-eas-bhuannachdan a thaobh caitheamh cumhachd àrd agus astar gluasad slaodach. Nuair a tha meud raon an raon mean air mhean mòr, chan urrainn dha coinneachadh ri riatanasan caitheamh cumhachd.
A thaobh leudachadh optigeach, tha anamplifier optigeach semiconductor (SOA) stèidhichte air InP air a bhith aibidh airson cleachdadh malairteach, ach tha na h-eas-bhuannachdan aige a thaobh co-èifeachd fuaim àrd agus cumhachd toraidh sùghaidh ìosal, nach eil freagarrach airson cleachdadh photons microwave. Faodaidh am pròiseas leudachaidh parametric de thonn-tonn lithium niobate film tana stèidhichte air gnìomhachd agus tionndadh bho àm gu àm fuaim ìosal agus leudachadh optigeach air-chip àrd-chumhachd a choileanadh, a choinnicheas gu math ri riatanasan teicneòlas photon microwave aonaichte airson leudachadh optigeach air-chip.
A thaobh lorg solais, tha feartan tar-chuir math aig an fhilm tana lithium niobate gu solas ann am bann 1550 nm. Chan urrainnear gnìomh tionndadh photoelectric a thoirt gu buil, mar sin airson tagraidhean photon microwave, gus coinneachadh ri feumalachdan tionndadh photoelectric air a ’chip. Feumar aonadan lorgaidh InGaAs no Ge-Si a thoirt a-steach air sgoltagan aonaichte photonic stèidhichte air LNOI le bhith a’ luchdachadh air ais tàthadh no fàs epitaxial. A thaobh a bhith a ’ceangal ri snàithleach optigeach, leis gur e stuth SiO2 a th’ anns an snàithleach optigeach fhèin, tha an raon modh SiO2 waveguide aig a bheil an ìre maidsidh as àirde le raon modh snàithleach optigeach, agus is e an ceangal as freagarraiche. Tha trast-thomhas raon modh an tonn-tonn cuibhrichte làidir de lithium niobate film tana timcheall air 1μm, a tha gu math eadar-dhealaichte bho raon modh snàithleach optigeach, agus mar sin feumar cruth-atharrachadh spot modh ceart a dhèanamh gus a bhith co-ionnan ri raon modh snàithleach optigeach.
A thaobh amalachadh, bidh co-dhiù a bheil comas amalachaidh àrd aig diofar stuthan gu mòr an urra ri radius cromadh an stiùireadh tonn (air a bheil buaidh aig cuingealachadh raon modh waveguide). Tha an tonn-tonn cuibhrichte làidir a’ ceadachadh radius cromadh nas lugha, a tha nas freagarraiche airson amalachadh àrd a thoirt gu buil. Mar sin, tha comas aig tonnan-tonn lithium niobate film tana amalachadh àrd a choileanadh. Mar sin, tha coltas film tana lithium niobate ga dhèanamh comasach dha stuth lithium niobate a bhith a’ cluich pàirt “silicon” optigeach. Airson a bhith a 'cur a-steach photons microwave, tha na buannachdan aig lithium niobate film tana nas follaisiche.
Ùine puist: Giblean-23-2024