Högpresterande elektrooptisk modulator:tunnfilms litiumniobatmodulator
En elektrooptisk modulator (EOM-modulator) är en modulator tillverkad med hjälp av den elektrooptiska effekten av vissa elektrooptiska kristaller, som kan omvandla höghastighetselektroniska signaler i kommunikationsenheter till optiska signaler. När den elektrooptiska kristallen utsätts för ett applicerat elektriskt fält, kommer den elektrooptiska kristallens brytningsindex att förändras, och kristallens optiska vågegenskaper kommer också att förändras i enlighet därmed, för att realisera moduleringen av amplituden, fasen och polarisationstillståndet för den optiska signalen, och omvandla den höghastighetselektroniska signalen i kommunikationsenheten till en optisk signal genom modulering.
För närvarande finns det tre huvudtyper avelektrooptiska modulatorerpå marknaden: kiselbaserade modulatorer, indiumfosfidmodulatorer och tunnfilmsmodulatorerlitiumniobatmodulatorBland dem har kisel ingen direkt elektrooptisk koefficient, prestandan är mer generell och endast lämplig för produktion av kortdistansdataöverföringsmoduler, medan indiumfosfid även om den är lämplig för sändtagarmoduler för optiska kommunikationsnätverk på medellånga till långa avstånd, har integrationsprocessen extremt höga krav, relativt höga kostnader och vissa begränsningar för tillämpningen. Litiumniobatkristaller är däremot inte bara rik på fotoelektrisk effekt, utan har också en fotorefraktiv effekt, ickelinjär effekt, elektrooptisk effekt, akustisk optisk effekt, piezoelektrisk effekt och termoelektrisk effekt som är lika med ett. Tack vare dess gitterstruktur och rika defektstruktur kan många egenskaper hos litiumniobat regleras kraftigt genom kristallsammansättning, elementdopning, valenstillståndskontroll etc. De uppnår överlägsen fotoelektrisk prestanda, såsom en elektrooptisk koefficient på upp till 30,9 pm/V, vilket är betydligt högre än indiumfosfid, och har en liten chirp-effekt (chirp-effekt: hänvisar till fenomenet att frekvensen i pulsen förändras med tiden under laserpulsöverföringsprocessen. En större chirp-effekt resulterar i ett lägre signal-brusförhållande och en ickelinjär effekt), ett bra extinktionsförhållande (det genomsnittliga effektförhållandet mellan signalens "på"-tillstånd och dess "av"-tillstånd) och överlägsen enhetsstabilitet. Dessutom skiljer sig arbetsmekanismen för tunnfilmslitiumniobatmodulatorn från den för kiselbaserade modulatorer och indiumfosfidmodulatorer som använder ickelinjära moduleringsmetoder, vilka använder linjär elektrooptisk effekt för att ladda den elektriskt modulerade signalen på den optiska bäraren, och moduleringshastigheten bestäms huvudsakligen av mikrovågselektrodens prestanda, så högre moduleringshastighet och linjäritet samt lägre strömförbrukning kan uppnås. Baserat på ovanstående har litiumniobat blivit ett idealiskt val för framställning av högpresterande elektrooptiska modulatorer, som har ett brett användningsområde i 100G/400G koherenta optiska kommunikationsnätverk och ultrasnabba datacenter, och kan uppnå långa överföringsavstånd på mer än 100 kilometer.
Litiumniobat som ett subversivt material i "fotonrevolutionen", även om det har många fördelar jämfört med kisel och indiumfosfid, förekommer det ofta i form av ett bulkmaterial i anordningen. Ljuset är begränsat till den plana vågledaren som bildas genom jondiffusion eller protonutbyte. Skillnaden i brytningsindex är vanligtvis relativt liten (cirka 0,02) och anordningens storlek är relativt stor. Det är svårt att möta behoven av miniatyrisering och integration av...optiska anordningar, och dess produktionslinje skiljer sig fortfarande från den faktiska mikroelektronikprocesslinjen, och det finns ett problem med hög kostnad, så tunnfilmsbildning är en viktig utvecklingsriktning för litiumniobat som används i elektrooptiska modulatorer.
Publiceringstid: 24 december 2024