Ihe nkiri dị gịrịgịrị agbakwunyere nke lithium niobate electro-optic modulator

Ọdịdị dị eluihe na-eme ka electro-optic modulator dịna ngwa microwave photon
Ka usoro nkwukọrịta na-abawanye, iji melite arụmọrụ nnyefe nke mgbama, ndị mmadụ ga-ejikọta foton na elektrọn iji nweta uru ndị ọzọ, a ga-amụkwa microwave photonics. A chọrọ electro-optical modulator maka mgbanwe nke ọkụ eletrik ka ọ bụrụ ìhè naSistemụ ngwa ndakwa nri fotonik, na nzọụkwụ dị mkpa a na-ekpebikarị arụmọrụ nke sistemụ ahụ dum. Ebe ọ bụ na mgbanwe nke mgbaàmà ugboro redio gaa na mpaghara anya bụ usoro mgbaàmà analog, na ihe nkịtịndị na-eme ka ihe na-arụ ọrụ elektrọnik rụọ ọrụnwere enweghị akara dị n'ime ya, enwere nnukwu mgbagọ mgbaàmà na usoro ntụgharị. Iji nweta nhazi akara dị nso, a na-edozikarị ebe ọrụ nke modulator na ebe ntụgharị orthogonal, mana ọ ka enweghị ike imezu ihe achọrọ nke njikọ foton microwave maka akara nke modulator. A chọrọ ngwa ngwa modulators electro-optic nwere akara dị elu.

A na-enweta mgbanwe nhazi ọkwa dị elu nke ihe silicon site na mmetụta mgbasa plasma free carrier (FCD). Ma mmetụta FCD na mgbanwe njikọ PN abụghị nke kwụ ọtọ, nke na-eme ka silicon modulator ghara ịdị larịị karịa lithium niobate modulator. Ihe lithium niobate na-egosipụta nke ọma.nhazi elektrọnikNjirimara ya n'ihi mmetụta Pucker ha. N'otu oge ahụ, ihe lithium niobate nwere uru nke nnukwu bandwidth, njirimara modulation dị mma, obere mfu, njikọta dị mfe na ndakọrịta na usoro semiconductor, ojiji nke fim dị gịrịgịrị lithium niobate iji mee electro-optical modulator dị elu, ma e jiri ya tụnyere silicon ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ enweghị "obere efere", kamakwa iji nweta oke ahịrị. Thin film lithium niobate (LNOI) electro-optic modulator na insulator aghọwo ụzọ mmepe na-ekwe nkwa. Site na mmepe nke teknụzụ nkwadebe ihe lithium niobate dị gịrịgịrị na teknụzụ etching waveguide, arụmọrụ mgbanwe dị elu na njikọta dị elu nke thin film lithium niobate electro-optic modulator aghọwo ubi nke agụmakwụkwọ na ụlọ ọrụ mba ụwa.

Àgwà nke lithium niobate dị gịrịgịrị
Na mba United States, atụmatụ DAP AR emeela nyocha ndị a nke ihe lithium niobate: ọ bụrụ na aha etiti mgbanwe eletrọniki sitere na ihe silicon nke na-eme ka o kwe omume, mgbe ahụ a ga-akpọ ebe amụrụ mgbanwe photonics aha lithium niobate. Nke a bụ n'ihi na lithium niobate na-ejikọta mmetụta electro-optical, mmetụta acousto-optical, mmetụta piezoelectric, mmetụta thermoelectric na mmetụta photorefractive n'otu, dịka ihe silicon dị n'ọhịa nke optics.

N'ihe gbasara njirimara nnyefe anya, ihe InP nwere nnukwu mfu nnyefe n'elu-chip n'ihi nnabata nke ìhè na band 1550nm a na-ejikarị. SiO2 na silicon nitride nwere njirimara nnyefe kacha mma, mfu ahụ nwekwara ike iru ọkwa ~ 0.01dB/cm; Ugbu a, mfu nduzi waveguide nke obere-film lithium niobate waveguide nwere ike iru ọkwa 0.03dB/cm, mfu nke obere-film lithium niobate waveguide nwere ike ibelata karịa ka ọkwa teknụzụ na-aga n'ihu na-akawanye mma n'ọdịnihu. Ya mere, ihe dị mkpa lithium niobate film ga-egosi arụmọrụ dị mma maka nhazi ọkụ na-agafe agafe dịka ụzọ photosynthetic, shunt na microring.

Maka mmepụta ìhè, naanị InP nwere ike ịnye ìhè ozugbo; Ya mere, maka itinye foton microwave, ọ dị mkpa itinye isi iyi ọkụ dabere na InP na mgbawa photonic dabere na LNOI site na iji njikọ azụ ma ọ bụ uto epitaxial. Maka mgbanwe ìhè, a kọwapụtala na ihe lithium niobate dị gịrịgịrị dị mfe iji nweta nnukwu bandwidth modulation, obere voltaji ọkara-ebili na obere mfu nnyefe karịa InP na Si. Ọzọkwa, oke nha nke modulation electro-optical nke ihe lithium niobate dị gịrịgịrị dị mkpa maka ngwa photon microwave niile.

N'ihe gbasara ụzọ ọkụ eletrik, mmeghachi omume electro-optical dị elu nke ihe dị mkpa nke lithium niobate dị gịrịgịrị na-eme ka mgba ọkụ eletrik dabere na LNOI nwee ike ịgbanwe ụzọ ọkụ eletrik dị elu, oriri ike nke mgbanwe ọsọ dị otú ahụ dịkwa obere. Maka ojiji nkịtị nke teknụzụ foton microwave agbakwunyere, mgbawa beamforming nke a na-achịkwa nke ọma nwere ikike nke mgbanwe ọsọ dị elu iji mezuo mkpa nke nyocha ọkụ eletrik ngwa ngwa, a na-ahazikwa njirimara nke oriri ike dị ala nke ọma dịka ihe siri ike nke sistemụ usoro nhazi nke nnukwu nha. Ọ bụ ezie na mgba ọkụ eletrik dabere na InP nwekwara ike ịghọta mgbanwe ụzọ ọkụ eletrik dị elu, ọ ga-ewebata nnukwu mkpọtụ, ọkachasị mgbe a na-agbanye mgba ọkụ eletrik dị iche iche, oke mkpọtụ ga-emebi nke ukwuu. Ihe Silicon, SiO2 na silicon nitride nwere ike ịgbanwe ụzọ ọkụ eletrik naanị site na mmetụta thermo-optical ma ọ bụ mmetụta mgbasa ozi ebu, nke nwere ọghọm nke oriri ike dị elu na ọsọ mgbanwe nwayọ. Mgbe nha usoro nhazi nke usoro nhazi nke buru ibu, ọ nweghị ike iru ihe achọrọ nke oriri ike.

N'ihe gbasara mmụba anya,amplifier ngwa anya semiconductor (SOA) dabere na InP abụrụla ihe a na-eme n'ahịa, mana o nwere ọghọm nke oke mkpọtụ na obere ike mmepụta saturation, nke na-adịghị mma maka ojiji nke microwave photons. Usoro mmụba parametric nke lithium niobate waveguide dị gịrịgịrị dabere na ọrụ oge na ntụgharị nwere ike iru obere mkpọtụ na nnukwu ike mmụba anya, nke nwere ike iru ihe achọrọ nke teknụzụ microwave photon agbakwunyere maka mmụba anya na chip.

N'ihe gbasara nchọpụta ìhè, obere lithium niobate nwere ezigbo njirimara nnyefe na ìhè na band 1550 nm. Agaghị enwe ike imezu ọrụ nke ntụgharị fotoelectric, yabụ maka ngwa microwave photon, iji mezuo mkpa nke mgbanwe fotoelectric na chip. Ekwesịrị itinye InGaAs ma ọ bụ nkeji nchọpụta Ge-Si na ibe photonic nke LNOI dabere na ya site na ibugharị azụ ma ọ bụ uto epitaxial. N'ihe gbasara ijikọ ya na eriri anya, n'ihi na eriri anya n'onwe ya bụ ihe SiO2, mpaghara mode nke SiO2 waveguide nwere ogo dakọtara kachasị elu na mpaghara mode nke eriri anya, njikọ ahụ bụkwa nke kachasị mma. Dayameta ubi mode nke ntuziaka waveguide nke siri ike nke fim dị gịrịgịrị lithium niobate dị ihe dị ka 1μm, nke dị nnọọ iche na mpaghara mode nke eriri anya, yabụ a ga-eme mgbanwe ntụpọ ọnọdụ kwesịrị ekwesị iji kwekọọ na mpaghara mode nke eriri anya.

N'ihe gbasara njikọta, ma ihe dị iche iche nwere ike ijikọ dị elu dabere na radius nke nduzi wave (nke oke nke ubi ụdị nduzi wave metụtara). Ntuziaka wave nke a kpaara ókè na-enye obere radius mgbagọ, nke na-enyere aka imezu njikọta dị elu. Ya mere, ntuziaka wave lithium niobate nke dị gịrịgịrị nwere ike iru njikọta dị elu. Ya mere, ọdịdị nke lithium niobate nke dị gịrịgịrị na-eme ka o kwe omume ka ihe lithium niobate rụọ ọrụ nke "silicon" anya. Maka itinye microwave photons, uru nke lithium niobate nke dị gịrịgịrị pụtara ìhè karịa.