En af de vigtigste egenskaber ved en optisk modulator er dens modulationshastighed eller båndbredde, som bør være mindst lige så hurtig som den tilgængelige elektronik. Transistorer med transitfrekvenser et godt stykke over 100 GHz er allerede blevet demonstreret i 90 nm siliciumteknologi, og hastigheden vil stige yderligere, efterhånden som den minimale funktionsstørrelse reduceres [1]. Imidlertid er båndbredden af nutidens siliciumbaserede modulatorer begrænset. Silicium har ikke en χ(2)-ulinearitet på grund af dets centrosymmetriske krystallinske struktur. Brugen af anstrengt silicium har allerede ført til interessante resultater [2], men ikke-lineariteterne tillader endnu ikke praktiske anordninger. State-of-the-art silicium fotoniske modulatorer er derfor stadig afhængige af fri-bærer-spredning i pn- eller pin-junctions [3-5]. Forward biased junctions har vist sig at udvise et spændingslængdeprodukt så lavt som VπL = 0,36 V mm, men modulationshastigheden er begrænset af minoritetsbærernes dynamik. Alligevel er der genereret datahastigheder på 10 Gbit/s ved hjælp af en forbetoning af det elektriske signal [4]. Ved at bruge reverse biased junctions i stedet er båndbredden blevet øget til omkring 30 GHz [5,6], men spændingslængdeproduktet 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 dog en lineær respons og ren fasemodulation, hvilket gør udnyttelsen af den elektro-optiske effekt (Pockels-effekten [8]) særlig ønskværdig.
2. SOH-tilgang
For nylig er silicium-organisk hybrid (SOH) tilgang blevet foreslået [9-12]. Et eksempel på en SOH-modulator er vist i fig. 1(a). Den består af en spaltebølgeleder, der styrer det optiske felt, og to siliciumstrimler, som 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 elektro-optisk organisk materiale, som ensartet fylder spalten. Den modulerende spænding bæres af den metalliske elektriske bølgeleder og falder hen over spalten takket være de ledende siliciumstrimler. Det resulterende elektriske felt ændrer derefter brydningsindekset i spalten gennem den ultrahurtige elektro-optiske effekt. Da spalten har en bredde i størrelsesordenen 100 nm, er nogle få volt nok til at generere meget stærke modulerende felter, som er i størrelsesordenen af den dielektriske styrke af de fleste materialer. Strukturen har en høj modulationseffektivitet, da både de modulerende og de optiske felter er koncentreret inde i spalten, fig. 1(b) [14]. Faktisk er de første implementeringer af SOH-modulatorer med subvolt-drift [11] allerede blevet vist, og sinusformet modulering op til 40 GHz blev demonstreret [15,16]. Udfordringen ved at bygge lavspændings højhastigheds SOH-modulatorer er imidlertid at skabe en stærkt ledende forbindelsesstrimmel. I et ækvivalent kredsløb kan spalten repræsenteres af en kondensator C og de ledende strimler af modstande R, fig. 1(b). Den tilsvarende RC-tidskonstant bestemmer enhedens båndbredde [10,14,17,18]. For at mindske modstanden R er det blevet foreslået at dope siliciumstrimlerne [10,14]. Mens doping øger ledningsevnen af siliciumstrimlerne (og derfor øger optiske tab), betaler man en ekstra tabsstraf, fordi elektronmobiliteten forringes af urenhedsspredning [10,14,19]. Desuden viste de seneste fremstillingsforsøg 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 videnskabeligt forskningspersonale i virksomheder. Vores virksomhed er hovedsageligt engageret i uafhængig forskning og udvikling, design, fremstilling, salg af optoelektroniske produkter og leverer innovative løsninger og professionelle, personlige tjenester til videnskabelige forskere og industriingeniører. Efter mange års uafhængig innovation har det dannet en rig og perfekt serie af fotoelektriske produkter, som er meget udbredt i kommunale, militære, transport-, el-, finans-, uddannelses-, medicinske og andre industrier.
Vi ser frem til samarbejdet med dig!
Post tid: Mar-29-2023