Πρόοδος της έρευναςηλεκτροοπτικός διαμορφωτής νιοβικού λιθίου λεπτής μεμβράνης
Ο ηλεκτροοπτικός διαμορφωτής είναι η βασική συσκευή του οπτικού συστήματος επικοινωνίας και του φωτονικού συστήματος μικροκυμάτων. Ρυθμίζει τη διάδοση του φωτός στον ελεύθερο χώρο ή στον οπτικό κυματοδηγό αλλάζοντας τον δείκτη διάθλασης του υλικού που προκαλείται από το εφαρμοζόμενο ηλεκτρικό πεδίο. Το παραδοσιακό νιοβικό λίθιοηλεκτροοπτικός διαμορφωτήςΧρησιμοποιεί χύδην υλικό νιοβικού λιθίου ως ηλεκτροοπτικό υλικό. Το μονοκρυσταλλικό υλικό νιοβικού λιθίου προσμιγνύεται τοπικά για να σχηματίσει κυματοδηγό μέσω διάχυσης τιτανίου ή διαδικασίας ανταλλαγής πρωτονίων. Η διαφορά δείκτη διάθλασης μεταξύ του στρώματος πυρήνα και του στρώματος επένδυσης είναι πολύ μικρή και ο κυματοδηγός έχει κακή ικανότητα σύνδεσης με το φωτεινό πεδίο. Το συνολικό μήκος του συσκευασμένου ηλεκτροοπτικού διαμορφωτή είναι συνήθως 5~10 cm.
Η τεχνολογία νιοβικού λιθίου σε μονωτή (LNOI) παρέχει έναν αποτελεσματικό τρόπο επίλυσης του προβλήματος του μεγάλου μεγέθους ηλεκτροοπτικού διαμορφωτή νιοβικού λιθίου. Η διαφορά δείκτη διάθλασης μεταξύ του πυρήνα του κυματοδηγού και του στρώματος επένδυσης είναι έως και 0,7, γεγονός που ενισχύει σημαντικά την ικανότητα σύνδεσης οπτικής λειτουργίας και το ηλεκτροοπτικό αποτέλεσμα ρύθμισης του κυματοδηγού και έχει γίνει ένα ερευνητικό hotspot στον τομέα του ηλεκτροοπτικού διαμορφωτή.
Λόγω της προόδου της τεχνολογίας μικρο-κατεργασίας, η ανάπτυξη ηλεκτροοπτικών διαμορφωτών που βασίζονται στην πλατφόρμα LNOI έχει σημειώσει ραγδαία πρόοδο, δείχνοντας μια τάση για πιο συμπαγές μέγεθος και συνεχή βελτίωση της απόδοσης. Σύμφωνα με τη δομή κυματοδηγού που χρησιμοποιείται, οι τυπικοί ηλεκτροοπτικοί διαμορφωτές λεπτής μεμβράνης νιοβικού λιθίου είναι ηλεκτροοπτικοί διαμορφωτές κυματοδηγού άμεσης χάραξης, φορτωμένοι υβριδικοί.διαμορφωτές κυματοδηγούκαι υβριδικοί ηλεκτροοπτικοί διαμορφωτές κυματοδηγού πυριτίου με ενσωματωμένο κυματοδηγό.
Προς το παρόν, η βελτίωση της διαδικασίας ξηρής χάραξης μειώνει σημαντικά την απώλεια κυματοδηγού λεπτής μεμβράνης νιοβικού λιθίου, η μέθοδος φόρτωσης κορυφογραμμής λύνει το πρόβλημα της υψηλής δυσκολίας της διαδικασίας χάραξης και έχει υλοποιήσει τον ηλεκτροοπτικό διαμορφωτή νιοβικού λιθίου με τάση μικρότερη από 1 V ημικύματος, και ο συνδυασμός με την ώριμη τεχνολογία SOI συμμορφώνεται με την τάση της ενσωμάτωσης υβριδίων φωτονίων και ηλεκτρονίων. Η τεχνολογία λεπτής μεμβράνης νιοβικού λιθίου έχει πλεονεκτήματα στην υλοποίηση ηλεκτροοπτικού διαμορφωτή χαμηλής απώλειας, μικρού μεγέθους και μεγάλου εύρους ζώνης σε τσιπ. Θεωρητικά, προβλέπεται ότι ο λεπτής μεμβράνης νιοβικού λιθίου 3 mm push-pull...Διαμορφωτές M⁃ZΤο ηλεκτροοπτικό εύρος ζώνης των 3dB μπορεί να φτάσει έως και τα 400 GHz, και το εύρος ζώνης του πειραματικά παρασκευασμένου διαμορφωτή λεπτής μεμβράνης νιοβικού λιθίου έχει αναφερθεί ότι είναι λίγο πάνω από 100 GHz, το οποίο απέχει πολύ από το θεωρητικό ανώτατο όριο. Η βελτίωση που επιτυγχάνεται με τη βελτιστοποίηση των βασικών δομικών παραμέτρων είναι περιορισμένη. Στο μέλλον, από την οπτική γωνία της εξερεύνησης νέων μηχανισμών και δομών, όπως ο σχεδιασμός του τυπικού συνεπίπεδου ηλεκτροδίου κυματοδηγού ως τμηματοποιημένου ηλεκτροδίου μικροκυμάτων, η απόδοση του διαμορφωτή μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω.
Επιπλέον, η υλοποίηση της ενσωματωμένης συσκευασίας τσιπ διαμορφωτή και της ετερογενούς ενσωμάτωσης σε τσιπ με λέιζερ, ανιχνευτές και άλλες συσκευές αποτελεί τόσο ευκαιρία όσο και πρόκληση για τη μελλοντική ανάπτυξη διαμορφωτών λεπτής μεμβράνης νιοβικού λιθίου. Ο ηλεκτροοπτικός διαμορφωτής λεπτής μεμβράνης νιοβικού λιθίου θα διαδραματίσει σημαντικότερο ρόλο στα φωτόνια μικροκυμάτων, στην οπτική επικοινωνία και σε άλλους τομείς.
Ώρα δημοσίευσης: 07 Απριλίου 2025