Tulaga lelei ma le taua o ata manifinifi lithium niobate i le faʻaogaina o le microwave photon technology
Tekinolosi photon microwaveo loʻo i ai le lelei o le bandwidth galue tele, malosi faʻagasologa tutusa ma le maualalo o le faʻaogaina o le gau, lea e mafai ona motusia le faʻaogaina o le faʻaogaina o masini microwave masani ma faʻaleleia le faʻatinoina o meafaigaluega faʻamatalaga faaeletonika faamiliteli e pei o radar, taua faʻaeletoroni, fesoʻotaʻiga ma fua ma pulea. Ae ui i lea, o le microwave photon system e faʻavae i luga o masini tuʻufaʻatasia o loʻo i ai nisi o faʻafitauli e pei o le tele o le voluma, mamafa mamafa ma le le lelei o le mautu, lea e matua faʻatapulaaina ai le faʻaogaina o le microwave photon tekinolosi i luga ole vateatea ma vaalele. O le mea lea, ua avea le tuufaatasia o microwave photon tekinolosi o se lagolago taua e talepe ai le faaaogaina o microwave photon i le militeri faiga faaeletonika faamatalaga ma tuuina atu taʻaloga atoatoa i le lelei o microwave poton tekinolosi.
I le taimi nei, o le SI-faʻavae faʻapipiʻi faʻapipiʻi faʻapipiʻi ma INP-faʻavae faʻapipiʻi faʻapipiʻi faʻapipiʻi ua sili atu ma sili atu ona matua pe a maeʻa tausaga o atinaʻe i le matata o fesoʻotaʻiga faʻapitoa, ma le tele o oloa ua tuʻuina atu i le maketi. Ae ui i lea, mo le faʻaogaina o le microwave photon, o loʻo i ai ni faʻafitauli i nei ituaiga e lua o tekinolosi tuʻufaʻatasia photon: mo se faʻataʻitaʻiga, o le nonlinear electro-optical coefficient o Si modulator ma InP modulator e faʻafeagai ma le laina maualuga ma uiga faʻamalosi tele o loʻo tuliloaina e microwave. tekinolosi photon; Mo se faʻataʻitaʻiga, o le kilia mata tioata e iloa ai le fesuiaiga o auala, pe faʻavae i luga o le thermal-optical effect, piezoelectric effect, poʻo le faʻasalalauina o le tui, o loʻo i ai faʻafitauli o le faʻagesegese o le suiga o le saoasaoa, faʻaogaina o le eletise ma le vevela, lea e le mafai ona faʻafetaui le vave. fa'ata'ita'iga fa'alava ma fa'aputuga tele fa'apolokalame poton microwave.
Lithium niobate ua avea pea ma filifiliga muamua mo le saoasaoa maualugafa'aogaina eletise-opticmea ona o lona tulaga lelei laina eletise-optic aafiaga. Ae ui i lea, o le masani lithium niobatefa'aogaina eletise eletisee faia i le tele o mea tioata lithium niobate, ma o le tele o le masini e matua tele, e le mafai ona faʻafetaui manaʻoga o tekonolosi faʻapipiʻi microwave photon. E fa'afefea ona tu'ufa'atasia meafaitino lithium niobate fa'atasi ai ma le laina eletise eletise-optical coefficient i totonu o le masini fa'atekonolosi fa'avevela microwave ua avea ma sini a tagata su'esu'e talafeagai. I le 2018, o se au suʻesuʻe mai le Iunivesite o Harvard i le Iunaite Setete na muamua lipotia le tekinolosi tuʻufaʻatasia photonic e faʻavae i luga o ata manifinifi lithium niobate i le Natura, ona o le tekinolosi e iai le lelei o le maualuga o le tuʻufaʻatasia, tele eletise eletise faʻaogaina o le eletise, ma le maualuga o le laina eletise. -optical aafiaga, ina ua uma ona faalauiloa, na mafua ai loa le gauai faaleaoaoga ma alamanuia i le fanua o le tuufaatasia photonic ma microwave photonics. Mai le vaaiga o le microwave photon talosaga, o lenei pepa e toe iloilo le aafiaga ma le taua o tekinolosi tuufaatasia photon e faavae i luga o ata manifinifi lithium niobate i luga o le atinae o microwave poton tekinolosi.
Ata manifinifi mea lithium niobate ma ata manifinifilithium niobate modulator
I le lua tausaga talu ai nei, na aliaʻe mai ai se ituaiga fou o mea lithium niobate, o lona uiga, o le lithium niobate film e faʻafefeteina mai le tioata tele o le lithium niobate e ala i le auala o le "ion slicing" ma faʻapipiʻi i le Si wafer ma le silica buffer layer i. fai mea LNOI (LiNbO3-On-Insulator) [5], lea e taʻua o mea manifinifi lithium niobate mea i totonu o lenei pepa. Ridge waveguides ma le maualuga o le sili atu i le 100 nanometers e mafai ona togitogia i luga o mea manifinifi ata lithium niobate mea e ala i optimized faiga etching mago, ma o le eseesega o faasinoupu sologa lelei o le waveguides fausia e mafai ona oʻo atu i le sili atu i le 0.8 (mamao maualuga atu nai lo le eseesega faasino igoa masani masani. lithium niobate waveguides o le 0.02), e pei ona faʻaalia i le Ata 1. O le faʻatapulaʻaina malosi faʻafefete faʻafaigofie ona faʻafetaui le fanua malamalama ma le microwave fanua pe a mamanuina le modulator. O le mea lea, e aoga le ausia o le afa-galu eletise maualalo ma le tele o le bandwidth modulation i se umi puupuu.
O foliga vaaia o le maualalo o le lithium niobate submicron waveguide e malepe ai le fagufagu o le eletise maualuga o le lithium niobate electro-optic modulator masani. E mafai ona faʻaititia le va o le eletise i le ~ 5 μm, ma o le faʻapipiʻiina i le va o le eletise eletise ma le faʻaogaina o le faʻaogaina o mea e faʻateleina, ma o le vπ ·L faʻaitiitia mai le sili atu i le 20 V · cm i lalo ifo o le 2.8 V · cm. O le mea lea, i lalo o le afa-galu voltage tutusa, o le umi o le masini e mafai ona faʻaititia tele pe a faʻatusatusa i le modulator masani. I le taimi lava e tasi, a maeʻa ona faʻamalieina le lautele o le lautele, mafiafia ma le va o le galu o le galu, e pei ona faʻaalia i le ata, e mafai e le modulator ona maua le gafatia o le bandwidth modulation ultra-maualuga e sili atu i le 100 GHz.
Ata.1 （a） fa'avasegaina le tu'ufa'atasiga ma le （b） ata o le koluse o le LN ta'iala galu.
Ata.2 （a） Taiala galu ma le fausaga eletise ma （b） fa'aulu ole LN modulator.
O le faʻatusatusaga o ata manifinifi lithium niobate modulators faʻatasi ma faʻasalalauga faʻapisinisi masani lithium niobate, faʻapipiʻi faʻapipiʻi faʻavae ma indium phosphide (InP) modulators ma isi faʻaogaina eletise eletise eletise, o mea autu o le faʻatusatusaga e aofia ai:
(1) Half-wave volt-length product (vπ ·L, V·cm), fuaina le lelei o le faʻaogaina o le modulator, o le laʻititi o le tau, o le maualuga o le faʻaogaina o le faʻaogaina;
(2) 3 dB modulation bandwidth (GHz), lea e fuaina ai le tali atu a le modulator i le faʻaogaina maualuga;
(3) Optical faaofi gau gau (dB) i le itulagi modulation. E mafai ona iloa mai le laulau o ata manifinifi lithium niobate modulator o loʻo i ai tulaga lelei i le faʻaogaina o le bandwidth, afa-galu voltage, gau faʻaogaina opitika ma isi.
Silicon, e pei o le maatulimanu o optoelectronics tuufaatasia, ua atiina ae i le taimi nei, o le faagasologa ua matua, o lona miniaturization e fesoasoani i le tele-fua tu'ufa'atasiga o masini gaogao / passive, ma lona modulator ua lautele ma loloto suʻesuʻega i le fanua o mata. fesootaiga. O le fa'aogaina o le masini eletise o le silikoni e masani lava ona fa'aitiitia le va'ava'a, tui o le va'a ma le fa'aputuina. Faatasi ai ma i latou, o le bandwidth o le modulator e sili ona lelei ma le laina laina faʻapipiʻi masini faʻaleagaina, ae talu ai ona o le tufatufaina atu o le fanua opitika o loʻo faʻapipiʻiina ma le le tutusa o le faʻaleagaina o le itulagi, o lenei aʻafiaga o le a faʻaalia ai le le faʻaogaina o le faʻasologa lona lua ma le faʻaogaina o le intermodulation faʻasologa lona tolu. tu'utu'uga, fa'atasi ai ma le fa'aogaina o le fa'amomoli i luga o le moli, lea o le a ta'ita'ia ai le fa'aitiitiga o le fa'aogaina o le fa'aogaina o le fa'aogaina o le fa'aogaina ma le fa'alavelave fa'ailoga.
O le InP modulator ei ai aʻafiaga faʻaeletise-optical mataʻina, ma o le tele-layer quantum well structure e mafai ona iloa le ultra-high rate ma le maualalo o le taʻavale voltage modulators ma le Vπ·L e oʻo atu i le 0.156V · mm. Ae ui i lea, o le fesuiaiga o le faasino igoa faʻatasi ma le eletise eletise e aofia ai le laina laina ma le le laina, ma o le faʻateleina o le malosi o le eletise o le a faʻaalia ai le faʻasologa lona lua. O le mea lea, e mana'omia le fa'aituau e fai ai le pn junction pe a latou galulue, ma o le pn junction o le a aumaia ai le gau o le absorption i le malamalama. Ae ui i lea, o le tele o le modulator o nei mea e lua e laʻititi, o le pisinisi InP modulator tele o le 1/4 o le LN modulator. Fa'atonuga fa'alelei maualuga, talafeagai mo feso'ota'iga fa'asalalau fa'akomepiuta maualuga ma pu'upu'u e pei o nofoaga autu o fa'amaumauga. O le electro-optical aafiaga o le lithium niobate e leai se masini absorption malamalama ma maualalo gau, lea e talafeagai mo mamao mamao tutusa.fesootaiga opitikama le gafatia tele ma le maualuga maualuga. I totonu o le microwave photon talosaga, o le electro-optical coefficients o Si ma InP e nonlinear, lea e le talafeagai mo le microwave photon faiga lea e tulituliloa laina maualuga ma dynamics tetele. Ole mea ole lithium niobate e fetaui lelei mo le microwave photon application ona o lona faʻaogaina atoatoa o le electro-optic modulation coefficient.
Taimi meli: Apr-22-2024