Nga painga me te hiranga o te kiriata angiangi lithium niobate i roto i te hangarau hangarau whakaahua ngaruiti
Hangarau whakaahua ngaruitihe painga o te whanui mahi nui, te kaha ki te tukatuka whakarara me te iti o te mate tuku, he kaha ki te pakaru i te pounamu hangarau o te punaha ngaruiti tuku iho me te whakapai ake i te mahi o nga taputapu korero hiko hoia penei i te radar, te pakanga hiko, te whakawhitiwhiti korero me te ine me mana whakahaere. Heoi ano, he raru te punaha whakaahua ngaruiti ngaruiti i runga i nga taputapu motuhake penei i te nui o te rōrahi, te taumaha taumaha me te kore o te noho pumau, e tino aukati ana i te whakamahi hangarau ngaruiti whakaahua i roto i nga papaarangi mokowhiti me te rangi. Na reira, kei te riro te hangarau hangarau ngaruiti photon whakauru hei tautoko nui ki te wawahi i te tono o te ngaruiti photon i roto i nga punaha korero hiko hoia me te whai takaro katoa ki nga painga o te hangarau ngaruiti photon.
I tenei wa, ko te hangarau whakauru whakaahua-a-SI me te hangarau whakauru whakaahua-a-INP kua kaha ake te pakeke i muri i nga tau o te whakawhanaketanga i roto i te waahi o te whakawhitiwhiti whakaaro, a he maha nga hua kua tukuna ki te maakete. Heoi, mo te tono mo te ngaruiti photon, he raruraru kei roto i enei momo hangarau whakauru whakaahua e rua: hei tauira, ko te whakarea hiko kore-rangi o te Si modulator me te InP modulator he rereke ki te rarangi teitei me nga ahuatanga hihiri nui e whaia ana e te ngaruiti. hangarau photon; Hei tauira, ko te whakakao whatu silicon e mohio ana ki te whakawhiti ara whatu, ahakoa i runga i te paanga waiariki-whatu, te paanga piezoelectric, te whakamaaramatanga werohanga kawe ranei, he raru o te tere whakawhiti puhoi, te kai mana me te kai wera, kaore e taea te whakatutuki i te tere. te matawai kurupae me nga tono whakaahua ngaruiti ngaruiti nui.
Ko Lithium niobate tonu te whiringa tuatahi mo te tere terewhakanekehanga hiko-opticnga rauemi na te pai o te huanga hiko-a-rangi. Engari, ko te lithium niobate tuku ihohiko-whatu modulatorhe mea hanga mai i nga taonga karaihe lithium niobate nui, a he tino nui te rahi o te taputapu, e kore e taea te whakatutuki i nga hiahia o te hangarau hangarau ngaruiti. Me pehea te whakauru i nga rauemi lithium niobate me te taurangi hiko-a-rangi ki roto i te punaha hangarau hangarau ngaruiti ngaruiti kua noho hei whainga mo nga kairangahau whai take. I roto i te 2018, he roopu rangahau mai i te Whare Wananga o Harvard i te United States i korero tuatahi mo te hangarau whakauru whakaahua i runga i te kiriata angiangi lithium niobate i Nature, na te mea he pai nga painga o te hangarau ki te whakauru teitei, te nui o te roopu whakawhiti hiko-a-ringa, me te raina teitei o te hiko. -awenga whatu, kotahi whakarewahia, reira tonu meinga te aro mātauranga me te ahumahi i roto i te mara o te kōmitimiti photonic me ngaruiti photonics. Mai i te tirohanga o te tono photon ngaruiti, ka arotakehia e tenei pepa te awe me te hiranga o te hangarau whakauru photon i runga i te kiriata angiangi lithium niobate i runga i te whanaketanga o te hangarau photon ngaruiti.
Kiriata angiangi rauemi lithium niobate me te kiriata kikokorelithium niobate modulator
I roto i nga tau e rua kua pahure ake nei, kua puta mai he momo hou o nga taonga lithium niobate, ara, ko te kiriata lithium niobate kua whakakorehia mai i te karaihe lithium niobate nui e te tikanga o te "whakapiri katote" ka herea ki te angiangi Si me te paparanga buffer silica ki puka LNOI (LiNbO3-On-Insulator) rauemi [5], e kiia ana ko te mea angiangi kiriata lithium niobate i roto i tenei pepa. Ko nga kaiarahi ngaru ridge me te teitei o te neke atu i te 100 nanometers ka taea te mau ki runga i nga taonga lithium niobate kiriata angiangi na roto i te mahi whakamaroke maroke, a, ko te rereketanga o te tohu rerenga whai hua o nga kaiarahi ngaru ka taea te neke atu i te 0.8 (he teitei ake i te rereketanga o te taupū o nga tikanga tuku iho. nga kaiarahi ngaru lithium niobate o 0.02), e whakaatuhia ana i te Whakaahua 1. Ko te arataki ngaru tino aukati ka ngawari ake te whakarite i te mara marama me te mara ngaruiti i te wa e hoahoa ana i te modulator. No reira, he pai ki te whakatutuki i te ngaohiko haurua ngaru iti me te bandwidth whakarereke nui i roto i te waa poto ake.
Ko te ahua o te iti o te lithium niobate submicron waveguide ka pakaru i te pounamu o te ngaohiko taraiwa teitei o te lithium niobate electro-optic modulator tuku iho. Ka taea te whakaheke i te mokowhiti hiko ki te ~ 5 μm, ka nui haere te inaki i waenga i te papa hiko me te mara aratau whatu, me te vπ ·L ka heke mai i te 20 V·cm ki raro iho i te 2.8 V·cm. Na reira, i raro i te ngaohiko haurua ngaru kotahi, ka taea te whakaiti i te roa o te taputapu ka whakatauritea ki te modulator tuku iho. I te wa ano, i muri i te arotau i nga tawhā o te whanui, te matotoru me te waahi o te hiko ngaru haere, pera i te ahua o te ahua, ka taea e te modulator te kaha o te bandwidth modulation ultra-tiketike nui ake i te 100 GHz.
Fig.1 （a） te tohatoha aratau me te （b） whakaahua o te waahanga whiti o te aratau ngaru LN
Fig.2 （a） Karahipi ngaru me te hanganga hiko me te （b） pereti matua o te LN modulator
Ko te whakatairite o te kiriata angiangi lithium niobate modulators me te lithium niobate modulators arumoni tuku iho, ko te hangai-silicon-based modulators me te indium phosphide (InP) modulators me etahi atu waahanga hiko-tere tere tere, ko nga taapiri matua o te whakataurite ko:
(1) Hua haurua-wave volt-roa (vπ ·L, V·cm), te ine i te pai o te whakarereketanga o te kaitahuri, ka iti ake te uara, ka teitei ake te pai o te whakarereke;
(2) 3 dB modulation bandwidth (GHz), e ine ana i te whakautu a te kaihurihuri ki te whakarereketanga auau teitei;
(3) Ngaronga whakaurunga whatu (dB) i roto i te rohe whakarereke. Ka kitea mai i te teepu ko te kiriata angiangi lithium niobate modulator he tino painga i roto i te bandwidth modulation, ngaohiko haurua ngaru, te ngaronga interpolation optical me era atu.
Ko te Silicon, hei kohatu kokonga o te optoelectronics whakauru, kua whakawhanakehia i tenei wa, kua pakeke te tukanga, he pai te whakauru ki te whakaurunga nui o nga taputapu kaha / kaha, a kua tino akohia tona modulator i roto i te mara o te mata. whakawhitiwhitinga korero. Ko te tikanga whakarereke hiko o te silicon te nuinga o te kawe kawe, te werohanga kawe me te whakaemi kawe. I roto i a raatau, he tino pai te bandwidth o te modulator me te tikanga whakaheke o te kaikawe tohu raina, engari na te mea ka īnaki te tohatoha mara whatu ki te kore o te riterite o te rohe whakahekenga, ka uru mai tenei paanga ki te korikori o te raupapa tuarua-kore me te whakakorikori i waenga i nga raupapa tuatoru. kupu, honoa ki te pānga absorption o te kawe i runga i te marama, e ka arahi ki te whakaiti o te tiwera whakahuri whatu me te distortion tohu.
Ko te InP modulator he tino huanga hiko-a-whatu, a ka taea e te hanganga puna quantum maha-papa te mohio ki te reiti teitei me te iti o te taraiwa taraiwa me te Vπ·L ki te 0.156V · mm. Heoi ano, ko te rerekeetanga o te taupae whakaata me te papa hiko kei roto nga kupu rarangi me nga kupu kore, a, ko te pikinga o te kaha o te papa hiko ka tino kitea te paanga o te raupapa tuarua. No reira, ko nga kaiwhakaahua hiko hiko me te InP e tika ana ki te whakamahi i te rītaha ki te hanga i te hononga pn ina mahi ana, a ko te hononga o te pn ka mau mai te ngaronga whakauru ki te marama. Heoi, he iti te rahi o enei e rua, ko te rahi o te InP modulator arumoni ko te 1/4 o te LN modulator. Ko te tino pai o te whakarereketanga, e tika ana mo te kiato teitei me te tawhiti poto nga whatunga whakawhiti whatu mamati penei i nga pokapū raraunga. Ko te awe hiko o te lithium niobate kaore he tikanga whakauru marama me te iti o te mate, e pai ana mo te tawhiti tawhiti.whakawhitiwhiti whatume te kaha nui me te reiti teitei. I roto i te tono photon ngaruiti, ko nga whakarea hiko o te Si me te InP he kore raina, kaore i te pai mo te punaha photon ngaruiti e whai ana i te raina teitei me te hihiri nui. Ko te rauemi lithium niobate he tino pai mo te tono photon ngaruiti na te mea o tona whakarea whakarea hiko-optic tino raina.
Te wa tuku: Apr-22-2024