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 și electronica disponibilă.Tranzistoarele care au frecvențe de tranzit cu mult peste 100 GHz au fost deja demonstrate în tehnologia de siliciu de 90 nm, iar viteza va crește în continuare pe măsură ce dimensiunea minimă a caracteristicilor este redusă [1].Cu toate acestea, lățimea de bandă a modulatorilor actuali pe bază de siliciu este limitată.Siliciul nu posedă o neliniaritate χ(2) datorită structurii sale cristaline centro-simetrice.Utilizarea siliciului tensionat a condus deja la rezultate interesante [2], dar neliniaritățile nu permit încă dispozitive practice.Prin urmare, modulatorii fotonici de siliciu de ultimă generație se bazează în continuare pe dispersia purtătorului liber în joncțiuni pn sau pini [3–5].S-a demonstrat că joncțiunile polarizate direct prezintă un produs tensiune-lungime la fel de scăzut ca VπL = 0,36 V mm, dar viteza de modulație este limitată de dinamica purtătorilor minoritari.Totuși, ratele de date de 10 Gbit/s au fost generate cu ajutorul unei pre-accentuări a semnalului electric [4].Folosind în schimb joncțiuni polarizate invers, lățimea de bandă a fost mărită la aproximativ 30 GHz [5,6], dar produsul lungimii de tensiune a crescut la VπL = 40 V mm.Din păcate, astfel de modulatoare de fază cu efect de plasmă produc și modulații de intensitate nedorite [7] și răspund neliniar la tensiunea aplicată.Formatele avansate de modulație precum QAM necesită, totuși, un răspuns liniar și modulare de fază pură, făcând exploatarea efectului electro-optic (efectul Pockels [8]) deosebit de dezirabilă.
2. Abordarea SOH
Recent, a fost sugerată abordarea hibridă siliciu-organic (SOH) [9-12].Un exemplu de modulator SOH este prezentat în Fig. 1(a).Este alcătuit dintr-un ghid de undă cu fantă 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 optic modal pentru a evita pierderile optice [13], Fig. 1(b).Dispozitivul este acoperit cu un material organic electro-optic care umple uniform fanta.Tensiunea de modulare este transportată de ghidul de undă electric metalic și scade prin fantă datorită benzilor conductoare de siliciu.Câmpul electric rezultat modifică apoi indicele de refracție în fantă prin efectul electro-optic ultra-rapid.Deoarece fanta 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 rigidității dielectrice a majorității materialelor.Structura are o eficiență mare de modulare deoarece atât câmpul modulator, cât și cel optic sunt concentrate în interiorul slotului, Fig. 1(b) [14].Într-adevăr, primele implementări ale modulatoarelor SOH cu funcționare sub-volt [11] au fost deja prezentate și modulația sinusoidală până la 40 GHz a fost demonstrată [15,16].Cu toate acestea, provocarea în construirea de modulatoare SOH de mare viteză de joasă tensiune este de a crea o bandă de conectare foarte conductivă.Într-un circuit echivalent, slotul poate fi reprezentat de un condensator C iar 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 doparea benzilor de siliciu [10,14].În timp ce dopajul crește conductivitatea benzilor de siliciu (și, prin urmare, crește pierderile optice), se plătește o penalizare suplimentară pentru pierdere, deoarece mobilitatea electronilor este afectată de împrăștierea impurităților [10,14,19].Mai mult, cele mai recente încercări de fabricație au arătat o conductivitate neașteptat de scăzută.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. situată în „Silicon Valley” din China – Beijing Zhongguancun, este o întreprindere de înaltă tehnologie dedicată deservirii instituțiilor de cercetare, institutelor de cercetare, universităților și personalului de cercetare științifică din țară și străinătate.Compania noastră este implicată în principal în cercetarea și dezvoltarea independentă, proiectarea, producția, vânzarea de produse optoelectronice și oferă soluții inovatoare și servicii profesionale, personalizate pentru cercetătorii științifici și inginerii industriali.După ani de inovare independentă, a format o serie bogată și perfectă de produse fotoelectrice, care sunt utilizate pe scară largă în industriile municipale, militare, transporturi, energie electrică, finanțe, educație, medicale și alte industrii.
Așteptăm cu nerăbdare să cooperăm cu tine!
Ora postării: 29-mar-2023