Una dintre cele mai importante proprietăți ale unui modulator optic este viteza de modulare sau lățimea de bandă, care ar trebui să fie cel puțin la fel de rapidă ca electronica disponibilă. Tranzistoarele cu frecvențe de tranzit cu mult peste 100 GHz au fost deja demonstrate în tehnologia de siliciu de 90 nm, iar viteza va crește și mai mult pe măsură ce dimensiunea minimă a caracteristicilor este redusă [1]. Cu toate acestea, lățimea de bandă a modulatorilor pe bază de siliciu actual este limitată. Siliconul nu posedă o χ (2)-neliniaritate datorită structurii sale cristaline centro-simetrice. Utilizarea siliconului încordat a dus deja la rezultate interesante [2], dar neliniaritățile nu permit încă dispozitive practice. Prin urmare, modulatoarele fotonice de siliciu de ultimă generație se bazează în continuare pe dispersia transportatorului liber în joncțiunile PN sau pin [3–5]. S-a dovedit că joncțiunile părtinitoare înainte prezintă un produs de lungime de tensiune la fel de scăzut ca VπL = 0,36 V mm, dar viteza de modulare este limitată de dinamica transportatorilor minoritari. Cu toate acestea, ratele de date de 10 Gbit/s au fost generate cu ajutorul unei pre-accenturi a semnalului electric [4]. Folosind în schimb joncțiuni părtinitoare inversă, lățimea de bandă a fost crescută la aproximativ 30 GHz [5,6], dar produsul cu lungime de voltagele a crescut la VπL = 40 V mm. Din păcate, astfel de modulatori de fază cu efect plasmatic produc și o modulație nedorită de intensitate [7] și răspund neliniar la tensiunea aplicată. Formatele de modulare avansate precum QAM necesită, totuși, un răspuns liniar și o modulare a fazelor pure, ceea ce face ca exploatarea efectului electro-optic (efectul Pockels [8]) să fie deosebit de de dorit.
2. Abordarea SOH
Recent, a fost sugerată abordarea hibridă siliciu-organică (SOH) [9-12]. Un exemplu de modulator SOH este prezentat în Fig. 1 (a). Este format dintr -un ghid de undă de slot care ghidează câmpul optic și două benzi de siliciu care conectează electric ghidul de undă optic la electrozii metalici. Electrozii sunt localizați în afara câmpului modal optic pentru a evita pierderile optice [13], Fig. 1 (b). Dispozitivul este acoperit cu un material organic electro-optic care umple uniform slotul. Tensiunea de modulare este transportată de ghidul de undă electric metalic și scade pe slot datorită benzilor conductoare de siliciu. Câmpul electric rezultat apoi modifică indicele de refracție în slot prin efectul electro-optic ultra-rapid. Deoarece slotul are o lățime de ordinul a 100 nm, câțiva volți sunt suficienți pentru a genera câmpuri de modulare foarte puternice, care sunt de ordinul mărimii rezistenței dielectrice a majorității materialelor. Structura are o eficiență ridicată de modulare, deoarece atât câmpurile de modulare, cât și cele optice sunt concentrate în interiorul slotului, Fig. 1 (b) [14]. Într-adevăr, au fost deja arătate prime implementări ale modulatorilor SOH cu funcționare sub-volt [11] și a fost demonstrată modularea sinusoidală de până la 40 GHz [15,16]. Cu toate acestea, provocarea în construirea de modulatoare SOH de mare viteză de mare viteză este de a crea o bandă de conectare extrem de conductoare. Într -un circuit echivalent, slotul poate fi reprezentat de un condensator C și benzile conductoare de rezistențele R, Fig. 1 (b). Constanta de timp RC corespunzătoare determină lățimea de bandă a dispozitivului [10,14,17,18]. Pentru a scădea rezistența R, s -a sugerat să dărâmăm benzile de siliciu [10,14]. În timp ce dopajul crește conductivitatea benzilor de siliciu (și, prin urmare, crește pierderile optice), se plătește o pedeapsă suplimentară pentru pierderi, deoarece mobilitatea electronilor este afectată de împrăștierea impurității [10,14,19]. Mai mult, cele mai recente încercări de fabricație au arătat o conductivitate neașteptat de scăzută.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. Situat în „Silicon Valley” din China-Beijing Zhongguancun, este o întreprindere de înaltă tehnologie dedicată deservirea instituțiilor de cercetare internă și străină, a instituțiilor de cercetare, a universităților și a personalului de cercetare științifică. Compania noastră este angajată în principal în cercetarea și dezvoltarea independentă, proiectarea, fabricația, vânzările de produse optoelectronice și oferă soluții inovatoare și servicii profesionale, personalizate pentru cercetătorii științifici și inginerii industriali. După ani de inovație independentă, a format o serie bogată și perfectă de produse fotoelectrice, care sunt utilizate pe scară largă în industrie municipală, militară, de transport, electrică, finanțe, educație, medicală și alte industrii.
Așteptăm cu nerăbdare să cooperăm cu tine!
Timpul post: 29-2023 martie