Mea manifinifi lithium niobate ma mea manifinifi lithium niobate modulator

Lelei ma le taua o le ata manifinifi o le lithium niobate i le tekinolosi fa'atekonolosi microwave photon tu'ufa'atasia

Tekonolosi photon microwaveO lo'o i ai fa'amanuiaga o le tele o le bandwidth galue, malosi le gafatia fa'agasolo tutusa ma le maualalo o le leiloa o le fesiitaiga, lea e mafai ona motusia ai le fa'alavelave fa'atekinolosi o le faiga fa'aeletoronika masani ma fa'aleleia atili ai le fa'atinoga o masini fa'amatalaga eletise a le militeri e pei o le radar, taua eletise, feso'ota'iga ma le fuaina ma le pulea. Peita'i, o le faiga photon microwave e fa'avae i luga o masini tu'ueseese e i ai ni fa'afitauli e pei o le tele o le voluma, mamafa ma le le mautu, lea e matua fa'atapula'aina ai le fa'aogaina o le tekinolosi photon microwave i luga o fausaga vateatea ma le ea. O le mea lea, o le tekinolosi photon microwave tu'ufa'atasi ua avea ma lagolago taua e motusia ai le fa'aogaina o le photon microwave i le faiga fa'amatalaga eletise a le militeri ma fa'atino atoatoa ai fa'amanuiaga o le tekinolosi photon microwave.

I le taimi nei, o le tekinolosi fesoʻotaʻiga photonic faʻavae SI ma le tekinolosi fesoʻotaʻiga photonic faʻavae INP ua matua tele ina ua mavae tausaga o atinaʻe i le matata o fesoʻotaʻiga opitika, ma ua tele oloa ua tuʻuina atu i le maketi. Peitaʻi, mo le faʻaaogaina o le microwave photon, o loʻo i ai ni faʻafitauli i nei ituaiga e lua o tekinolosi fesoʻotaʻiga photon: mo se faʻataʻitaʻiga, o le nonlinear electro-optical coefficient o le Si modulator ma le InP modulator e feteenai ma le maualuga o le linearity ma uiga tetele o loʻo tuliloaina e le tekinolosi microwave photon; Mo se faʻataʻitaʻiga, o le silicon optical switch e iloa ai le optical path switching, pe faʻavae i luga o le thermal-optical effect, piezoelectric effect, poʻo le carrier injection dispersion effect, o loʻo i ai faʻafitauli o le saoasaoa o le fesuiaʻiga, le faʻaaogaina o le eletise ma le faʻaaogaina o le vevela, lea e le mafai ona ausia le vave o le beam scanning ma le tele o le tele o le microwave photon applications.

O le Lithium niobate sa avea pea ma filifiliga muamua mo le saoasaoa maualuga.fesuia'iga eletise-opticmeafaitino ona o lona aafiaga lelei tele o le eletise-optic linear. Ae ui i lea, o le lithium niobate masanimodulator eletise-optikaO le masini e faia i mea tetele o le lithium niobate crystal, ma o le tele o le masini e matua tele lava, lea e le mafai ona ausia ai manaoga o le tekinolosi microwave photon ua tuufaatasia. O le auala e tuufaatasia ai mea lithium niobate ma le linear electro-optical coefficient i totonu o le integrated microwave photon technology system ua avea ma sini a saienitisi talafeagai. I le 2018, na lipotia muamua ai e se 'au su'esu'e mai le Iunivesite o Harvard i le Iunaite Setete le tekinolosi photonic integration e fa'avae i luga o le thin film lithium niobate i le Nature, ona o le tekinolosi e iai ona lelei o le maualuga o le integration, tele electro-optical modulation bandwidth, ma le maualuga o le linearity o le electro-optical effect, ina ua fa'alauiloa, na vave ona mafua ai le gauai atu o a'oa'oga ma pisinisi i le matata o le photonic integration ma le microwave photonics. Mai le vaaiga o le fa'aogaina o le microwave photon, o lenei pepa e iloiloina ai le faatosinaga ma le taua o le tekinolosi photon integration e fa'avae i luga o le thin film lithium niobate i le atina'eina o le tekinolosi microwave photon.

Mea manifinifi lithium niobate ma ata manifinififa'atonutonu lithium niobate
I le lua tausaga talu ai nei, ua aliaʻe mai ai se ituaiga fou o mea lithium niobate, o lona uiga, o le ata tifaga lithium niobate e aveese mai le tioata tele o le lithium niobate e ala i le metotia o le "ion slicing" ma faʻapipiʻi i le Si wafer faʻatasi ai ma se vaega silica buffer e fausia ai le mea LNOI (LiNbO3-On-Insulator) [5], lea e taʻua o le mea manifinifi lithium niobate i lenei pepa. O ridge waveguides e sili atu i le 100 nanometers le maualuga e mafai ona vaneina i luga o mea manifinifi lithium niobate e ala i le faʻagasologa o le vaneina mago, ma o le eseesega lelei o le refractive index o waveguides na fausia e mafai ona oʻo atu i le sili atu i le 0.8 (sili atu le maualuga nai lo le eseesega o le refractive index o waveguides masani o le lithium niobate o le 0.02), e pei ona faʻaalia i le Ata 1. O le waveguide e matua faʻatapulaʻaina e faʻafaigofie ai ona faʻafetaui le fanua malamalama ma le fanua microwave pe a mamanuina le modulator. O le mea lea, e aoga le ausia o le voltage afa-galu maualalo ma le bandwidth modulation tele i se umi puʻupuʻu.

O le aliali mai o le low loss lithium niobate submicron waveguide e motusia ai le fa'alavelave o le voltage maualuga o le lithium niobate electro-optic modulator masani. E mafai ona fa'aitiitia le va o electrode i le ~ 5 μm, ma o le feso'ota'iga i le va o le eletise ma le optical mode field e matua fa'ateleina, ma o le vπ ·L e fa'aitiitia mai le sili atu i le 20 V·cm i le itiiti ifo i le 2.8 V·cm. O le mea lea, i lalo o le voltage afa-galu e tasi, e mafai ona matua fa'aitiitia le umi o le masini pe a fa'atusatusa i le modulator masani. I le taimi lava e tasi, a mae'a ona fa'aleleia atili le lautele, mafiafia ma le va o le electrode galu femalagaa'i, e pei ona fa'aalia i le ata, e mafai e le modulator ona i ai le gafatia o le ultra-high modulation bandwidth e sili atu i le 100 GHz.

Ata 1 (a) o le tufatufaina o le auala ua fuafuaina ma le (b) ata o le vaega fa'alava o le LN waveguide

Ata 2 (a) O le fausaga o le waveguide ma le electrode ma le (b) coreplate o le LN modulator

O le faʻatusatusaga o le thin film lithium niobate modulators ma le lithium niobate commercial modulators masani, silicon-based modulators ma indium phosphide (InP) modulators ma isi high-speed electro-optical modulators o loʻo iai nei, o faʻasologa autu o le faʻatusatusaga e aofia ai:
(1) Oloa o le afa-galu volt-umi (vπ ·L, V·cm), fuaina o le lelei o le modulation o le modulator, o le laʻititi o le tau, o le maualuga foi lea o le lelei o le modulation;
(2) 3 dB modulation bandwidth (GHz), lea e fuaina ai le tali atu o le modulator i le high-frequency modulation;
(3) Leiloa o le fa'aofiina o le opitika (dB) i le vaega o le modulation. E mafai ona iloa mai le laulau o le thin film lithium niobate modulator e manino lava ona i ai ona lelei i le modulation bandwidth, half-wave voltage, optical interpolation loss ma isi mea faapena.

O le Silicon, o le maa tulimanu o le optoelectronics ua tuufaatasia, ua atiaeina i le taimi nei, ua matua le faagasologa, o lona faapuupuuina e fesoasoani i le tuufaatasia tele o masini galue/le gaoioi, ma o lona modulator ua suesueina lautele ma loloto i le matata o fesootaiga vaaia. O le faiga o le electro-optical modulation o le silicon e tele lava ina aofia ai le ave o le eletise, le tui o le ave o le eletise ma le aoina o ave o le eletise. I totonu o ia mea, o le bandwidth o le modulator e sili ona lelei faatasi ai ma le faiga o le linear degree carrier depletion, ae ona o le tufatufaina atu o le optical field e fetaui ma le le tutusa o le vaega o le depletion, o lenei aafiaga o le a faʻaalia ai le nonlinear second-order distortion ma le third-order intermodulation distortion terms, faatasi ai ma le aafiaga o le mitiia o le ave o le eletise i luga o le malamalama, lea o le a taitai atu ai i le faaitiitia o le optical modulation amplitude ma le signal distortion.

O le InP modulator e iai ni aafiaga eletise-optika mataʻina, ma o le fausaga o le quantum well e tele-vaega e mafai ona faʻatinoina ai modulators voltage maualalo ma le saoasaoa maualuga ma le Vπ·L e oʻo atu i le 0.156V · mm. Peitaʻi, o le fesuiaʻiga o le faʻasinomaga faʻataʻitaʻi ma le fanua eletise e aofia ai tuutuuga laina ma le leai o se laina, ma o le faʻateleina o le malosi o le fanua eletise o le a faʻaalia ai le aafiaga lona lua. O le mea lea, e manaʻomia e le silicon ma le InP electro-optic modulators ona faʻaogaina le faʻaituau e fausia ai le pn junction pe a latou galulue, ma o le pn junction o le a aumaia ai le gau o le mitiia i le malamalama. Peitaʻi, o le tele o le modulator o nei mea e lua e laʻititi, o le tele o le InP modulator faapisinisi e 1/4 o le LN modulator. Maualuga le lelei o le modulation, talafeagai mo fesoʻotaʻiga faʻasalalauga opitika numera maualuga ma mamao puʻupuʻu e pei o nofoaga autu o faʻamaumauga. O le aafiaga eletise-optika o le lithium niobate e leai se faiga e mitiia ai le malamalama ma maualalo le gau, lea e talafeagai mo le coherent mamao umi.fesootaiga fa'a-opitikafa'atasi ai ma le tele o le gafatia ma le maualuga o le fua faatatau. I le fa'aogaina o le microwave photon, o le electro-optical coefficients o le Si ma le InP e le o se laina, lea e le talafeagai mo le microwave photon system lea e tulituliloa le maualuga o le linearity ma le tele o dynamics. O le lithium niobate material e matua talafeagai lava mo le fa'aogaina o le microwave photon ona o lona electro-optic modulation coefficient e atoatoa le laina.