Højtydende elektrooptisk modulator:tyndfilms lithium niobatmodulator
En elektrooptisk modulator (EOM-modulator) er en modulator fremstillet ved hjælp af den elektrooptiske effekt af visse elektrooptiske krystaller, som kan konvertere højhastigheds elektroniske signaler i kommunikationsenheder til optiske signaler. Når den elektrooptiske krystal udsættes for et påført elektrisk felt, vil brydningsindekset for den elektrooptiske krystal ændre sig, og krystallens optiske bølgeegenskaber vil også ændre sig tilsvarende, således at amplituden, fasen og polarisationstilstanden for det optiske signal moduleres, og højhastigheds elektroniske signal i kommunikationsenheden konverteres til et optisk signal gennem modulation.
I øjeblikket er der tre hovedtyper afelektrooptiske modulatorerpå markedet: siliciumbaserede modulatorer, indiumphosphidmodulatorer og tyndfilmsmodulatorerlithium niobat modulatorBlandt dem har silicium ikke en direkte elektrooptisk koefficient, ydeevnen er mere generel og er kun egnet til produktion af kortdistance-datatransmissions-transceivermodulmodulatorer, selvom indiumphosphid er egnet til mellem- og langdistance optiske kommunikationsnetværks-transceivermoduler, men integrationsprocessen er ekstremt høj, omkostningerne er relativt høje, og anvendelsen er underlagt visse begrænsninger. I modsætning hertil er lithiumniobatkrystal ikke kun rig på fotoelektrisk effekt, men også på en rig fotorefraktiv effekt, ikke-lineær effekt, elektrooptisk effekt, akustisk optisk effekt, piezoelektrisk effekt og termoelektrisk effekt, der er lig med én. Takket være dens gitterstruktur og rige defektstruktur kan mange egenskaber ved lithiumniobat i høj grad reguleres af krystalsammensætning, elementdoping, valenstilstandskontrol osv. Den opnår overlegen fotoelektrisk ydeevne, såsom en elektrooptisk koefficient på op til 30,9 pm/V, hvilket er betydeligt højere end indiumphosphid, og den har en lille chirp-effekt (chirp-effekt: refererer til det fænomen, at frekvensen i pulsen ændrer sig med tiden under laserpulstransmissionsprocessen. En større chirp-effekt resulterer i et lavere signal-støj-forhold og en ikke-lineær effekt), et godt ekstinktionsforhold (det gennemsnitlige effektforhold mellem signalets "tændte" tilstand og dets "slukkede" tilstand) og overlegen enhedsstabilitet. Derudover er arbejdsmekanismen for tyndfilms-lithiumniobatmodulatoren forskellig fra den siliciumbaserede modulator og indiumphosphidmodulator, der bruger ikke-lineære modulationsmetoder, som bruger lineær elektrooptisk effekt til at indlæse det elektrisk modulerede signal på den optiske bærer, og modulationshastigheden bestemmes primært af mikrobølgeelektrodens ydeevne, så der kan opnås en højere modulationshastighed og linearitet samt lavere strømforbrug. Baseret på ovenstående er lithiumniobat blevet et ideelt valg til fremstilling af højtydende elektrooptiske modulatorer, som har en bred vifte af anvendelser i 100G/400G kohærente optiske kommunikationsnetværk og ultrahurtige datacentre, og som kan opnå lange transmissionsafstande på mere end 100 kilometer.
Lithiumniobat som et subversivt materiale i "fotonrevolutionen", selvom det har mange fordele sammenlignet med silicium og indiumphosphid, optræder det ofte i form af et bulkmateriale i enheden. Lyset er begrænset til den plane bølgeleder dannet ved iondiffusion eller protonudveksling. Forskellen i brydningsindeks er normalt relativt lille (ca. 0,02), og enhedens størrelse er relativt stor. Det er vanskeligt at opfylde behovene for miniaturisering og integration af...optiske enheder, og dens produktionslinje er stadig forskellig fra den faktiske mikroelektroniske proceslinje, og der er et problem med høje omkostninger, så tyndfilmsdannelse er en vigtig udviklingsretning for lithiumniobat, der anvendes i elektrooptiske modulatorer.
Opslagstidspunkt: 24. dec. 2024