Higher integrated kiriata angiangi lithium niobate electro-optic modulator

Rarangi teiteimodulator electro-opticme te tono whakaahua whakaahua ngaruiti
Na te piki haere o nga whakaritenga o nga punaha korero, kia pai ake ai te pai o te tuku o nga tohu, ka whakakotahihia e te tangata nga whakaahua me nga irahiko ki te whakatutuki i nga painga taapiri, ka whanau nga whakaahua ngaruiti. Ko te modulator electro-optical e hiahiatia ana mo te huri i te hiko ki rotonga punaha whakaahua ngaruiti, a ko tenei taahiraa matua ka whakatau i te mahinga o te punaha katoa. Mai i te huringa o te tohu auau reo irirangi ki te rohe whatu ko te tukanga tohu tairitenga, me te noanga taputapu hiko-ahuahe kore raina, he kino te tohu tohu i roto i te huringa huringa. Hei whakatutuki i te whakanekehanga raina tata, ko te waahi whakahaere o te kaihurihuri kei te nuinga o te waa ka whakatauhia ki te ira whakaraerae orthogonal, engari kaore e taea e ia te whakatutuki i nga whakaritenga o te hono ngaruiti photon mo te raina o te kaiwhakaraupapa. Ko nga kaiwhakaahua hiko-optic me te raina teitei e hiahiatia ana.

Ko te whakarereketanga o te taupae whakaata tere-tere o nga rawa silicon te nuinga o te wa ka tutuki i te huanga marara plasma kawe kore utu (FCD). Ko te hua o te FCD me te PN junction modulation he kore raina, na te mea ka iti ake te raina o te huringa o te silicon i te tauira lithium niobate. He tino pai nga taonga lithium niobatewhakanekehanga hiko-whatunga taonga na runga i o raatau paanga Pucker. I te wa ano, ko nga taonga lithium niobate he painga o te bandwidth nui, he pai nga ahuatanga whakarereke, he iti te mate, he ngawari te whakauru me te hototahi ki te tukanga semiconductor, te whakamahi i te kiriata angiangi lithium niobate ki te hanga i te modulator electro-optical teitei, ka whakaritea ki te silicon tata kore "pereti poto", engari ano ki te whakatutuki i linearity tiketike. Ko te kiriata angiangi lithium niobate (LNOI) te whakahuri hiko-optic i runga i te insulator kua riro hei huarahi whanaketanga pai. Na te whakawhanaketanga o te hangarau hangarau whakarite rauemi lithium niobate kiriata me te hangarau tuitui ngaru, ko te tino pai o te hurihanga me te whakauru teitei o te kiriata angiangi lithium niobate electro-optic modulator kua noho hei mara mo te ao ako me te umanga.

Nga ahuatanga o te kiriata angiangi lithium niobate
I roto i te United States DAP AR whakamahere i hanga e whai ake nei te aro mātai o ngā rauemi lithium niobate: ki te whakaingoatia te pokapū o te hurihanga hiko i muri i te rauemi silicon e taea ai, katahi ka whakaingoatia te waahi whanau o te huringa photonics i muri i te lithium niobate . Ko tenei na te mea ko te lithium niobate e whakauru ana i te mana hiko, te acousto-optical effect, te piezoelectric effect, te thermoelectric me te photorefractive i roto i te kotahi, he rite tonu ki nga rauemi silicon i roto i te mara o te mata.

I runga i nga ahuatanga o te tuku whatu, ko nga taonga InP te nui rawa o te mate o te tuku maramara na te whakaurunga o te marama ki te roopu 1550nm e whakamahia ana. Ko te SiO2 me te silicon nitride nga ahuatanga whakawhiti pai rawa atu, a ka taea e te mate te eke ki te taumata o ~ 0.01dB/cm; I tenei wa, ko te ngaro o te ngaru ngaru o te lithium niobate ngaru-kiriata angiangi ka tae ki te taumata o te 0.03dB / cm, a ko te ngaro o te ngaru ngaru lithium niobate kiriata angiangi ka taea te whakaheke ake me te whakapai tonu o te taumata hangarau i roto i te heke mai. Na reira, ko nga mea angiangi kiriata lithium niobate ka whakaatu i nga mahi pai mo nga hanganga marama ngawari penei i te ara whakaahua, shunt me te microring.

Mo te hanga marama, ko InP anake te kaha ki te whakaputa tika i te rama; Na reira, mo te tono o nga whakaahua ngaruiti, he mea tika ki te whakauru i te puna marama InP i runga i te maramara whakaurunga whakaahua LNOI na roto i te whakahoki mai i te taapiri, i te tipu epitaxial ranei. Mo te whakarereketanga marama, kua whakahuahia i runga ake nei he maamaa ake nga taonga lithium niobate kiriata angiangi ki te whakatutuki i te bandwidth whakarereke nui, te ngaohiko haurua ngaru me te iti o te mate tuku atu i a InP me Si. I tua atu, he mea nui te raupapatanga teitei o te whakarereketanga hiko-a-rangi o nga taonga lithium niobate kiriata angiangi mo nga tono whakaahua ngaruiti katoa.

I roto i nga tikanga o te ararere whatu, te tere tere hiko whakautu o te kiriata kikokore lithium niobate rauemi hanga te LNOI e hāngai ana whakakā whatu ahei o tiketike-tere whatu ararere whakawhiti, me te kohi mana o taua whakakā teitei-tere he tino iti hoki. Mo te tono angamaheni o te hangarau ngaruiti photon whakauru, ko te maramara beamforming e whakahaeretia ana he kaha ki te whakawhiti tere-tere ki te whakatutuki i nga hiahia o te matawai kurupae tere, me nga ahuatanga o te kohi hiko ultra-iti he pai te urutau ki nga whakaritenga tino nui o te rahi. -te tauine i te punaha huinga waahanga. Ahakoa ka taea hoki e te whakahuri whatu InP te mohio ki te whakawhiti ara whatu tere-tere, ka puta te haruru nui, ina koa ka whiti te pana whatu taumata-maha, ka tino kino te whakarea haruru. Ka taea e te Silicon, SiO2 me te silicon nitride te huri i nga huarahi whatu ma te huanga-mahana-ahua, te awe whakamararatanga kawe kawe ranei, kei a ia nga ngoikoretanga o te nui o te kai hiko me te puhoi o te tere whakawhiti. I te wa e nui ana te rahi o te raupapa o te huinga waahanga, kaore e taea te whakatutuki i nga whakaritenga o te whakapau hiko.

Mo te whakakaha whatu, tewhakakorikori whatu semiconductor (SOA) i runga i te InP kua pakeke mo te whakamahi arumoni, engari kei a ia nga ngoikoretanga o te kaha o te haruru nui me te iti o te mana whakaputa, e kore e pai ki te whakamahi i nga whakaahua ngaruiti. Ko te tukanga whakakaha parametric o te angiangi-kiriata lithium niobate waveguide i runga i te whakaoho me te hurihanga i ia wa ka taea te whakatutuki i te haruru iti me te kaha teitei i runga i te maramara whakahiato whatu, e pai ana ki te whakatutuki i nga whakaritenga o te hangarau ngaruiti ngaruiti photon whakauru mo te whakanui i runga i te maramara.

I runga i nga ahuatanga o te kitenga marama, ko te kiriata angiangi lithium niobate he pai nga ahuatanga tuku ki te whakamarama i te roopu 1550 nm. Ko te mahi o te huringa photoelectric e kore e taea te mohio, na mo nga tono photon ngaruiti, ki te whakatutuki i nga hiahia o te huringa photoelectric i runga i te maramara. Me whakauru nga waeine InGaAs, Ge-Si ranei ki runga i nga maramara whakauru photonic e hangai ana ki te LNOI na roto i te whakahoki mai i te whakapiri, i te tipu epitaxial ranei. I runga i te hononga ki te muka whatu, no te mea ko te muka whatu ano he SiO2 rauemi, te mara aratau o SiO2 waveguide i te tohu ōrite teitei ki te mara aratau o te muka whatu, a ko te hononga te tino watea. Ko te diameter o te mara aratau o te aratau ngaru o te kiriata angiangi lithium niobate e tata ana ki te 1μm, he rereke te rereke mai i te waahanga aratau o te muka whatu, no reira me tika te whakarereke i te waahi aratau kia rite ki te mara aratau o te muka whatu.

Mo te whakaurunga, ahakoa he nui te kaha o te whakaurunga o nga momo rauemi kei runga i te radius piko o te aratau ngaru (e pa ana ki te herenga o te mara aratau aratau ngaru). Ko te arataki ngaru kua herea ka taea te iti ake o te radius piko, he pai ake ki te whakatutuki i te whakaurunga teitei. Na reira, ko nga kaiarahi ngaru lithium niobate kiriata kikokore te kaha ki te whakatutuki i te whakauru teitei. Na reira, ko te ahua o te kiriata angiangi lithium niobate ka taea e nga taonga lithium niobate te tino mahi i te mahi o te "silicon" whatu. Mo te tono mo nga whakaahua ngaruiti, ka kitea nga painga o te kiriata angiangi lithium niobate.