En af de vigtigste egenskaber ved en optisk modulator er dens modulationshastighed eller båndbredde, som skal være mindst lige så hurtigt som den tilgængelige elektronik. Transistorer, der har transitfrekvenser godt over 100 GHz, er allerede påvist i 90 nm siliciumteknologi, og hastigheden vil øges yderligere, når minimumsfunktionsstørrelsen reduceres [1]. Imidlertid er båndbredden af nutidens siliciumbaserede modulatorer begrænset. Silicium har ikke en χ (2) -nonlinaritet på grund af dens centro-symmetriske krystallinske struktur. Brugen af anstrengt silicium har allerede ført til interessante resultater [2], men ikke -lineariteterne tillader endnu ikke praktiske enheder. ATT-ART-siliciumfotoniske modulatorer er derfor stadig afhængige af fri bærere-spredning i PN- eller PIN-kryds [3-5]. Fremadrettede forbindelser har vist sig at udvise et spændingslængde-produkt så lavt som Vπl = 0,36 V mm, men moduleringshastigheden er begrænset af dynamikken for minoritetsbærere. Stadig er datatraterne på 10 Gbit/s blevet genereret ved hjælp af en præ-understrømning af det elektriske signal [4]. Ved hjælp af omvendte partiske forbindelser i stedet er båndbredden blevet øget til ca. 30 GHz [5,6], men voltagelengtens produkt steg til Vπl = 40 V mm. Desværre producerer sådanne plasmaeffektfasemodulatorer også uønsket intensitetsmodulation [7], og de reagerer ikke -lineært på den påførte spænding. Avancerede modulationsformater som QAM kræver imidlertid en lineær respons og ren fasemodulation, hvilket gør udnyttelsen af den elektrooptiske effekt (Pockels Effect [8]) især ønskelig.
2. SOH -tilgang
For nylig er den silicium-organiske hybrid (SOH) tilgang blevet foreslået [9–12]. Et eksempel på en SOH -modulator er vist i fig. 1 (a). Det består af en spillebølgeleder, der styrer det optiske felt, og to siliciumstrimler, der elektrisk forbinder den optiske bølgeleder til de metalliske elektroder. Elektroderne er placeret uden for det optiske modale felt for at undgå optiske tab [13], fig. 1 (b). Enheden er belagt med et elektrooptisk organisk materiale, der ensartet fylder spalten. Den modulerende spænding bæres af den metalliske elektriske bølgeleder og falder af over spalten takket være de ledende siliciumstrimler. Det resulterende elektriske felt ændrer derefter brydningsindekset i spalten gennem den ultra-hurtige elektrooptiske effekt. Da spalten har en bredde i størrelsesordenen 100 nm, er et par volt nok til at generere meget stærke modulerende felter, der er i størrelsesordenen af den dielektriske styrke af de fleste materialer. Strukturen har en høj modulationseffektivitet, da både modulerende og de optiske felter er koncentreret inde i spalten, fig. 1 (b) [14]. Faktisk er de første implementeringer af SOH-modulatorer med sub-volt drift [11] allerede vist, og sinusformet modulation op til 40 GHz blev demonstreret [15,16]. Imidlertid er udfordringen med at bygge lavspændingshøjhastigheds SOH-modulatorer at skabe en meget ledende forbindelsesstrimmel. I et ækvivalent kredsløb kan spalten repræsenteres af en kondensator C og de ledende strimler ved modstande R, fig. 1 (B). Den tilsvarende RC -tidskonstant bestemmer båndbredden på enheden [10,14,17,18]. For at mindske modstanden R er det blevet foreslået at dope siliciumstrimlerne [10,14]. Mens doping øger konduktiviteten af siliciumstrimlerne (og øger derfor optiske tab), betaler man et yderligere tabsstraf, fordi elektronmobiliteten er nedsat ved urenhedsspredning [10,14,19]. Desuden viste de seneste fabrikationsforsøg uventet lav ledningsevne.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. beliggende i Kinas "Silicon Valley"-Beijing Zhongguancun, er en højteknologisk virksomhed dedikeret til at betjene indenlandske og udenlandske forskningsinstitutioner, forskningsinstitutter, universiteter og virksomhedens videnskabelige forskningspersonale. Vores firma er hovedsageligt engageret i den uafhængige forskning og udvikling, design, fremstilling, salg af optoelektroniske produkter og leverer innovative løsninger og professionelle, personaliserede tjenester til videnskabelige forskere og industrielle ingeniører. Efter mange års uafhængig innovation har den dannet en rig og perfekt række fotoelektriske produkter, der er vidt brugt i kommunale, militære, transport, elektrisk strøm, finans, uddannelse, medicinske og andre industrier.
Vi ser frem til samarbejde med dig!
Posttid: Mar-29-2023