Forskningsfremskridt aftyndfilms lithium niobat elektrooptisk modulator
Elektrooptisk modulator er kerneenheden i optiske kommunikationssystemer og mikrobølgefotoniske systemer. Den regulerer lysudbredelsen i det frie rum eller den optiske bølgeleder ved at ændre materialets brydningsindeks forårsaget af det påførte elektriske felt. Det traditionelle lithiumniobatelektrooptisk modulatorbruger lithiumniobatmateriale i bulk som elektrooptisk materiale. Enkeltkrystal-lithiumniobatmaterialet dopes lokalt for at danne en bølgeleder gennem titandiffusion eller protonudvekslingsproces. Forskellen i brydningsindeks mellem kernelaget og beklædningslaget er meget lille, og bølgelederen har dårlig bindingsevne til lysfeltet. Den samlede længde af den pakkede elektrooptiske modulator er normalt 5~10 cm.
Lithium niobat på isolator (LNOI)-teknologi er en effektiv måde at løse problemet med store lithium niobat-elektrooptiske modulatorer. Forskellen i brydningsindeks mellem bølgelederens kernelag og beklædningslaget er op til 0,7, hvilket i høj grad forbedrer bølgelederens optiske bindingsevne og elektrooptiske reguleringseffekt, og er blevet et forskningsfokus inden for elektrooptiske modulatorer.
På grund af fremskridtene inden for mikrobearbejdningsteknologi har udviklingen af elektrooptiske modulatorer baseret på LNOI-platformen gjort hurtige fremskridt, hvilket viser en tendens til mere kompakt størrelse og kontinuerlig forbedring af ydeevnen. I henhold til den anvendte bølgelederstruktur er de typiske tyndfilms-lithiumniobat-elektrooptiske modulatorer direkte ætsede bølgeleder-elektrooptiske modulatorer, der er indlæst hybrid.bølgeledermodulatorerog hybride siliciumintegrerede bølgelederelektrooptiske modulatorer.
I øjeblikket reducerer forbedringen af tørætsningsprocessen tabet af tyndfilms-lithiumniobatbølgeledere betydeligt. Rygbelastningsmetoden løser problemet med høje vanskeligheder i ætsningsprocessen og har realiseret den elektrooptiske lithiumniobat-modulator med en spænding på mindre end 1 V halvbølge, og kombinationen med moden SOI-teknologi overholder tendensen med foton- og elektronhybridintegration. Tyndfilms-lithiumniobatteknologi har fordele ved at realisere en integreret elektrooptisk modulator på chip med lavt tab, lille størrelse og stor båndbredde. Teoretisk set forudsiges det, at 3 mm tyndfilms-lithiumniobat push-pull...M⁃Z-modulatorer3dB elektrooptisk båndbredde kan nå op til 400 GHz, og båndbredden for den eksperimentelt fremstillede tyndfilms-lithiumniobatmodulator er rapporteret at være lige over 100 GHz, hvilket stadig er langt fra den teoretiske øvre grænse. Forbedringen ved at optimere de grundlæggende strukturelle parametre er begrænset. I fremtiden kan modulatorens ydeevne forbedres yderligere med henblik på at udforske nye mekanismer og strukturer, såsom at designe den standard koplanære bølgelederelektrode som en segmenteret mikrobølgeelektrode.
Derudover er realiseringen af integreret modulatorchippakning og heterogen integration på chippen med lasere, detektorer og andre enheder både en mulighed og en udfordring for den fremtidige udvikling af tyndfilms-lithiumniobatmodulatorer. Elektrooptiske tyndfilms-lithiumniobatmodulatorer vil spille en vigtigere rolle inden for mikrobølgefotoner, optisk kommunikation og andre områder.
Opslagstidspunkt: 7. april 2025