Fuerschungsfortschrëtt vunElektrooptesche Modulator fir dënn Filmlithiumniobat
Den elektrooptesche Modulator ass den zentrale Gerät vun optesche Kommunikatiounssystemer a Mikrowellenphotonesche Systemer. Hie reguléiert d'Ausbreedung vu Liicht am fräie Raum oder am optesche Wellenleiter andeems en de Breechungsindex vum Material ännert, deen duerch dat ugewandt elektrescht Feld verursaacht gëtt. Dat traditionellt Lithiumniobatelektrooptesche Modulatorbenotzt Lithiumniobatmaterial a grousser Quantitéit als elektrooptescht Material. Dat Eenkristall-Lithiumniobatmaterial gëtt lokal dotiéiert fir e Wellenleiter duerch Titandiffusioun oder Protonenaustausch ze bilden. Den Ënnerscheed am Breechungsindex tëscht der Kärschicht an der Verkleedungsschicht ass ganz kleng, an de Wellenleiter huet eng schlecht Bindungsfäegkeet un d'Liichtfeld. Déi total Längt vum verpackten elektrooptesche Modulator ass normalerweis 5~10 cm.
D'Lithium Niobat op Isolator (LNOI) Technologie bitt eng effektiv Léisung fir d'Problem vun der grousser Gréisst vun engem Lithium Niobat elektrooptesche Modulator. Den Ënnerscheed am Breechungsindex tëscht der Wellenleiter-Kärschicht an der Verkleedungsschicht ass bis zu 0,7, wat d'Bindungsfäegkeet vum optesche Modus an den elektrooptesche Reguléierungseffekt vum Wellenleiter däitlech verbessert, an ass zu engem Fuerschungshotspot am Beräich vun den elektrooptesche Modulatoren ginn.
Wéinst dem Fortschrëtt vun der Mikrobearbeitungstechnologie huet d'Entwécklung vun elektrooptesche Modulatoren op Basis vun der LNOI-Plattform séier Fortschrëtter gemaach, mat engem Trend zu méi kompakter Gréisst an enger kontinuéierlecher Verbesserung vun der Leeschtung. Jee no der benotzter Wellenleiterstruktur sinn déi typesch Dënnfilm-Lithiumniobat-elektrooptesch Modulatoren direkt geätzten Wellenleiter-elektrooptesch Modulatoren, déi Hybrid-Lueden hunn.Wellenleitermodulatorenan Hybrid-Silicium-integréierte Wellenleiter-elektrooptesche Modulatoren.
Aktuell reduzéiert d'Verbesserung vum Dréchenätzprozess de Verloscht vum Dënnschicht-Lithium-Niobat-Wellenleiter däitlech. D'Ridge-Loading-Method léist de Problem vun den héije Schwieregkeeten beim Ätzprozess. Et gouf de Lithium-Niobat-elektrooptesche Modulator mat enger Spannung vu manner wéi 1 V Hallefwell realiséiert. D'Kombinatioun mat der reifer SOI-Technologie entsprécht dem Trend vun der Photon- an Elektronen-Hybridintegratioun. D'Dënnschicht-Lithium-Niobat-Technologie huet Virdeeler bei der Realiséierung vun engem integréierten elektrooptesche Modulator op engem Chip mat geréngem Verloscht, enger klenger Gréisst a grousser Bandbreet. Theoretesch gëtt virausgesot, datt den 3 mm Dënnschicht-Lithium-Niobat-Push-Pull-...M⁃Z ModulatorenEng elektrooptesch Bandbreet vun 3dB kann bis zu 400 GHz erreechen, an d'Bandbreet vum experimentell preparéierten Dënnschicht-Lithium-Niobat-Modulator gouf mat just iwwer 100 GHz gemellt, wat nach ëmmer wäit vun der theoretescher ieweschter Grenz ewech ass. D'Verbesserung, déi duerch d'Optimiséierung vun de grondleeënden strukturelle Parameteren erreecht gëtt, ass limitéiert. An der Zukunft kéint d'Leeschtung vum Modulator, aus der Perspektiv vun der Exploratioun vun neie Mechanismen a Strukturen, wéi zum Beispill den Design vun der Standard-koplanarer Wellenleiterelektrode als segmentéiert Mikrowellenelektrode, weider verbessert ginn.
Zousätzlech ass d'Realisatioun vun integréierter Modulator-Chip-Verpackung an heterogener On-Chip-Integratioun mat Lasern, Detektoren an aneren Apparater souwuel eng Chance wéi och eng Erausfuerderung fir déi zukünfteg Entwécklung vun Dënnschicht-Lithium-Niobat-Modulatoren. Den elektroopteschen Dënnschicht-Lithium-Niobat-Modulator wäert eng ëmmer méi wichteg Roll am Beräich vun de Mikrowellenphotonen, der optescher Kommunikatioun an anere Beräicher spillen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 07.04.2025