Héichleistungs-elektrooptesche Modulator:Dënnfilm-Lithium-Niobat-Modulator
En elektrooptesche Modulator (EOM-Modulator) ass e Modulator, deen duerch den elektroopteschen Effekt vu bestëmmten elektrooptesche Kristaller hiergestallt gëtt, deen héichgeschwindeg elektronesch Signaler a Kommunikatiounsapparater an optesch Signaler ëmwandele kann. Wann den elektrooptesche Kristall engem ugewandten elektresche Feld ausgesat ass, ännert sech de Breechungsindex vum elektrooptesche Kristall, an d'optesch Welleeegeschafte vum Kristall änneren sech och deementspriechend, fir d'Moduléierung vun der Amplitude, der Phas an dem Polarisatiounszoustand vum optesche Signal ze realiséieren, an den héichgeschwindegen elektronesche Signal am Kommunikatiounsapparat duerch Modulatioun an en optescht Signal ëmzewandelen.
Am Moment ginn et dräi Haaptzorte vunelektrooptesch Modulatorenum Maart: Modulatoren op Siliziumbasis, Indiumphosphidmodulatoren a DënnschichtLithiumniobat-ModulatorSilizium huet keen direkten elektrooptesche Koeffizient, d'Leeschtung ass méi allgemeng a gëeegent nëmme fir d'Produktioun vu Kuerzdistanz-Dateniwwerdroungs-Transceivermoduler, obwuel Indiumphosphid fir Transceivermoduler fir mëttel- bis grouss Distanzen am optesche Kommunikatiounsnetz gëeegent ass, awer d'Ufuerderunge fir den Integratiounsprozess si ganz héich, d'Käschte si relativ héich, an d'Applikatioun ass u bestëmmte Limiten gebonnen. Am Géigesaz dozou ass de Lithiumniobatkristall net nëmmen räich u photoelektreschen Effekt, mä och u photorefraktiven Effekter, netlinearen Effekter, elektroopteschen Effekter, akusteschen opteschen Effekter, piezoelektreschen Effekter an thermoelektreschen Effekter, déi gläichwäerteg sinn. Dank senger Gitterstruktur a senger räicher Defektstruktur kënne vill Eegeschafte vum Lithiumniobat staark duerch d'Kristallzesummesetzung, d'Elementdotierung, d'Valenzzoustandskontroll usw. reguléiert ginn. Et erreecht eng iwwerleeën photoelektresch Leeschtung, wéi zum Beispill den elektrooptesche Koeffizient vu bis zu 30,9 pm/V, wat däitlech méi héich ass wéi Indiumphosphid, an et huet e klenge Chirp-Effekt (Chirp-Effekt: bezitt sech op de Phänomen, datt d'Frequenz am Puls sech mat der Zäit während dem Laserpulstransmissiounsprozess ännert. E gréissere Chirp-Effekt resultéiert an engem méi niddrege Signal-Rausch-Verhältnis an engem netlinearen Effekt), engem gudden Extinktiounsverhältnis (dat duerchschnëttlecht Leeschtungsverhältnis vum "un"-Zoustand vum Signal zu sengem "aus"-Zoustand) an enger iwwerleeëner Stabilitéit vum Apparat. Zousätzlech ass de Funktionsmechanismus vum Dënnschicht-Lithium-Niobat-Modulator anescht wéi dee vum Silizium-baséierte Modulator an Indiumphosphid-Modulator, deen netlinear Modulatiounsmethoden benotzt, déi e linearen elektroopteschen Effekt benotzen, fir den elektresch moduléierte Signal op den opteschen Träger ze lueden, an d'Modulatiounsquote gëtt haaptsächlech vun der Leeschtung vun der Mikrowellenelektrode bestëmmt, sou datt eng méi héich Modulatiounsgeschwindegkeet a Linearitéit souwéi e méi niddrege Stroumverbrauch erreecht kënne ginn. Baséierend op dem uewe genannten ass Lithium-Niobat zu enger idealer Wiel fir d'Virbereedung vun héichperformante elektrooptesche Modulatoren ginn, déi e breet Spektrum vun Uwendungen an 100G/400G kohärenten optesche Kommunikatiounsnetzwierker an Ultra-High-Speed-Datenzentren hunn, a grouss Iwwerdroungsdistanzen vu méi wéi 100 Kilometer erreeche kënnen.
Lithiumniobat als subversivt Material vun der "Photonenrevolutioun", obwuel et am Verglach mat Silizium an Indiumphosphid vill Virdeeler huet, erschéngt et dacks a Form vun engem Bulkmaterial am Apparat, d'Liicht ass limitéiert op de flaache Wellenleiter, deen duerch Ionendiffusioun oder Protonenaustausch geformt gëtt, den Ënnerscheed am Breechungsindex ass normalerweis relativ kleng (ongeféier 0,02), an d'Gréisst vum Apparat ass relativ grouss. Et ass schwéier, d'Bedierfnesser vun der Miniaturiséierung an der Integratioun vun ... ze erfëllen.optesch Apparater, an seng Produktiounslinn ass ëmmer nach anescht wéi déi tatsächlech Mikroelektronik-Prozesslinn, an et gëtt e Problem vun den héije Käschten, dofir ass d'Bildung vun Dënnschichten eng wichteg Entwécklungsrichtung fir Lithiumniobat, dat an elektrooptesche Modulatoren benotzt gëtt.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 24. Dezember 2024