Aféierung an d'Struktur an d'Leeschtung vunDënnfilm Lithium Niobat Elektrooptikmodulator
An elektrooptesche Modulatorbaséiert op verschiddene Strukturen, Wellelängten a Plattforme vu Dënnfilmlithiumniobat, an engem ëmfaassende Leeschtungsvergläich vu verschiddenen Zorten vunEOM-Modulatoren, souwéi eng Analyse vun der Fuerschung an der Uwendung vunDënnfilm-Lithiumniobat-Modulatorenan anere Beräicher.
1. Net-resonant Kavitéit Dënnfilm Lithium Niobat Modulator
Dës Zort Modulator baséiert op dem exzellenten elektroopteschen Effekt vum Lithiumniobatkristall a stellt e Schlësselelement fir d'Erreeche vun enger schneller an optescher Kommunikatioun iwwer grouss Distanzen duer. Et gëtt dräi Haaptstrukturen:
1.1 MZI-Modulator fir Wanderwellenelektroden: Dëst ass den typeschsten Design. D'Lončar-Fuerschungsgrupp vun der Harvard Universitéit huet 2018 fir d'éischt eng héichperformant Versioun erreecht, mat spéideren Verbesserungen, dorënner kapazitiv Belaaschtung baséiert op Quarzsubstrater (héich Bandbreet awer inkompatibel mat Siliziumbaséierten) a Siliziumbaséiert kompatibel baséiert op Substratverholung, wat eng héich Bandbreet (>67 GHz) an eng héichgeschwindeg Signaltransmissioun (wéi z. B. 112 Gbit/s PAM4) erreecht.
1.2 Klappbare MZI-Modulator: Fir d'Gréisst vum Apparat ze verkierzen an sech un kompakt Moduler wéi QSFP-DD unzepassen, ginn Polarisatiounsbehandlung, Kräizwellenleiter oder invertéiert Mikrostrukturelektroden benotzt, fir d'Längt vum Apparat ëm d'Halschent ze reduzéieren an eng Bandbreet vu 60 GHz z'erreechen.
1.3 Kohärent orthogonal (IQ) Modulator fir eenzel/duebel Polarisatioun: Benotzt en héichuerdentlechen Modulatiounsformat fir d'Transmissiounsquote ze verbesseren. D'Cai-Fuerschungsgrupp vun der Sun Yat-sen Universitéit huet 2020 den éischten On-Chip-Eenzelpolarisatiouns-IQ-Modulator erreecht. Den Duebelpolarisatiouns-IQ-Modulator, deen an der Zukunft entwéckelt gouf, huet eng besser Leeschtung, an d'Versioun baséiert op engem Quarzsubstrat huet en Rekord fir d'Transmissiounsquote mat enger eenzeger Wellelängt vun 1,96 Tbit/s opgestallt.
2. Dënnschichtmodulator vu Lithiumniobat am Resonanzkavitéitstyp
Fir ultra kleng a grouss Bandbreetmodulatoren z'erreechen, ginn et verschidde Resonanzkavitéitsstrukturen:
2.1 Photonesch Kristaller (PC) a Mikroringmodulator: D'Fuerschungsgrupp vum Lin op der University of Rochester huet den éischte photonesche Kristallmodulator mat héijer Leeschtung entwéckelt. Zousätzlech goufen och Mikroringmodulatoren op Basis vun der heterogener Integratioun an homogener Integratioun vu Silizium-Lithium-Niobat proposéiert, déi Bandbreeten vu verschiddene GHz erreechen.
2.2 Bragg-Gitter-Resonanzkavitéitsmodulator: dorënner Fabry-Perot (FP)-Kavitéit, Wellenleiter-Bragg-Gitter (WBG) a luesen Liicht-Modulator (SL). Dës Strukturen sinn entwéckelt fir Gréisst, Prozesstoleranzen a Leeschtung auszebalancéieren, zum Beispill erreecht e 2 × 2 FP Resonanzkavitéitsmodulator eng ultragrouss Bandbreet vu méi wéi 110 GHz. De luesen Liichtmodulator baséiert op gekoppeltem Bragg-Gitter erweidert de Bandbreetberäich.
3. Heterogen integréiert Dënnfilm-Lithiumniobatmodulator
Et ginn dräi Haaptintegratiounsmethoden fir d'Kompatibilitéit vun der CMOS-Technologie op Siliziumbaséierte Plattformen mat der exzellenter Modulatiounsleistung vu Lithiumniobat ze kombinéieren:
3.1 Heterogen Integratioun vum Bindungstyp: Duerch direkt Bindung mat Benzocyclobutan (BCB) oder Siliziumdioxid gëtt Dënnfilm-Lithiumniobat op eng Silizium- oder Siliziumnitrid-Plattform transferéiert, wouduerch eng Integratioun op Waferniveau an héichtemperaturstabil ass. De Modulator weist eng héich Bandbreet (>70 GHz, souguer iwwer 110 GHz) an eng héichgeschwindeg Signaliwwerdroungskapazitéit.
3.2 Heterogen Integratioun vum Oflagerungswellenleitermaterial: D'Oflagerung vu Silizium oder Siliziumnitrid op Dënnfilmlithiumniobat als Laaschtwellenleiter erreecht och eng effizient elektrooptesch Modulatioun.
3.3 Heterogen Integratioun vum Mikrotransferdruck (μ TP): Dëst ass eng Technologie, déi erwaart gëtt, fir grouss Produktioun benotzt ze ginn, andeems prefabrizéiert funktionell Geräter duerch héichpräzis Ausrüstung op Zilchips transferéiert ginn, wouduerch komplex Nowveraarbechtung vermeit gëtt. Si gouf erfollegräich op Siliziumnitrid a Siliziumbaséiert Plattformen ugewannt, wouduerch Bandbreite vun Zénger GHz erreecht goufen.
Zesummegefaasst beschreift dësen Artikel systematesch d'technologesch Stroossekaart vun elektrooptesche Modulatoren baséiert op Dënnschicht-Lithium-Niobat-Plattformen, vun der Verfollegung vun héichperformanten a groussbandbreet net-resonanten Kavitéitsstrukturen, der Exploratioun vu miniaturiséierte resonanten Kavitéitsstrukturen, an der Integratioun mat reife Silizium-baséierte photonesche Plattformen. En demonstréiert dat enormt Potenzial an de kontinuéierleche Fortschrëtt vun Dënnschicht-Lithium-Niobat-Modulatoren beim Duerchbriechen vum Leeschtungsengpässe vun traditionelle Modulatoren an der Erreeche vun enger Héichgeschwindegkeetsoptescher Kommunikatioun.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 31. Mäerz 2026