Modulator electro-optic de înaltă performanță:modulator de niobat de litiu cu peliculă subțire
Un modulator electro-optic (Modulator EOM) este un modulator realizat folosind efectul electro-optic al anumitor cristale electro-optice, care pot converti semnalele electronice de mare viteză din dispozitivele de comunicații în semnale optice. Atunci când cristalul electro-optic este supus unui câmp electric aplicat, indicele de refracție al cristalului electro-optic se va modifica, iar caracteristicile undei optice ale cristalului se vor modifica și ele în mod corespunzător, astfel încât să se realizeze modularea amplitudinii, fazei și stării de polarizare a semnalului optic și să se convertească semnalul electronic de mare viteză din dispozitivul de comunicații într-un semnal optic prin modulație.
În prezent, există trei tipuri principale demodulatoare electro-opticepe piață: modulatori pe bază de siliciu, modulatori cu fosfură de indiu și peliculă subțiremodulator de niobat de litiuPrintre acestea, siliciul nu are un coeficient electro-optic direct, performanța este mai generală, fiind potrivit doar pentru producerea de moduloare transceiver pentru transmisie de date pe distanțe scurte. Deși fosfura de indiu este potrivită pentru module transceiver pentru rețele de comunicații optice pe distanțe medii și lungi, cerințele procesului de integrare sunt extrem de mari, costul este relativ ridicat și aplicația este supusă anumitor limitări. În schimb, cristalul de niobat de litiu nu este doar bogat în efect fotoelectric, ci are și efect fotorefractiv, efect neliniar, efect electro-optic, efect optic acustic, efect piezoelectric și efect termoelectric egale cu unu, iar datorită structurii sale reticulare și structurii bogate în defecte, multe proprietăți ale niobatului de litiu pot fi reglate în mare măsură prin compoziția cristalului, doparea elementelor, controlul stării de valență etc. Obține performanțe fotoelectrice superioare, cum ar fi coeficientul electro-optic de până la 30,9 pm/V, semnificativ mai mare decât fosfura de indiu, și are un efect de chirp mic (efectul de chirp: se referă la fenomenul prin care frecvența din impuls se modifică în timp în timpul procesului de transmisie a impulsului laser. Un efect de chirp mai mare are ca rezultat un raport semnal-zgomot mai mic și un efect neliniar), un raport de extincție bun (raportul mediu de putere dintre starea „pornit” și starea „oprit” a semnalului) și o stabilitate superioară a dispozitivului. În plus, mecanismul de funcționare al modulatorului cu peliculă subțire de niobat de litiu este diferit de cel al modulatorului pe bază de siliciu și al modulatorului cu fosfură de indiu care utilizează metode de modulație neliniară, care utilizează efectul electro-optic liniar pentru a încărca semnalul modulat electric pe purtătoarea optică, iar rata de modulație este determinată în principal de performanța electrodului cu microunde, astfel încât se poate obține o viteză de modulație și o liniaritate mai mari, precum și un consum mai mic de energie. Pe baza celor de mai sus, niobatul de litiu a devenit o alegere ideală pentru prepararea modulatoarelor electro-optice de înaltă performanță, care au o gamă largă de aplicații în rețele de comunicații optice coerente 100G/400G și centre de date de ultra-mare viteză și pot atinge distanțe lungi de transmisie de peste 100 de kilometri.
Niobatul de litiu, ca material subversiv al „revoluției fotonice”, deși prezintă multe avantaje în comparație cu siliciul și fosfura de indiu, apare adesea sub formă de material în vrac în dispozitiv, lumina fiind limitată la ghidul de undă plan format prin difuzia ionilor sau schimbul de protoni, diferența de indice de refracție fiind de obicei relativ mică (aproximativ 0,02), iar dimensiunea dispozitivului este relativ mare. Este dificil să se satisfacă nevoile de miniaturizare și integrare.dispozitive optice...și linia sa de producție este încă diferită de linia de procesare microelectronică propriu-zisă, existând și o problemă a costului ridicat, așadar formarea peliculelor subțiri este o direcție importantă de dezvoltare pentru niobatul de litiu utilizat în modulatorii electro-optici.
Data publicării: 24 decembrie 2024