높은 선형성전기 광학 변조기및 마이크로파 광자 적용
통신 시스템의 요구 사항이 증가함에 따라 신호의 전송 효율을 더욱 향상시키기 위해 사람들은 보완적인 장점을 달성하기 위해 광자와 전자를 융합 시키며 마이크로파 광자는 탄생 할 것입니다. 전기 광학 조절기는 전기를 빛으로 변환하기 위해 필요합니다.마이크로파 광자 시스템이 핵심 단계는 일반적으로 전체 시스템의 성능을 결정합니다. 무선 주파수 신호를 광학 도메인으로 변환하는 것은 아날로그 신호 프로세스이므로 일반적인전기 광학 조절기내재 된 비선형 성이 있으며, 전환 프로세스에는 심각한 신호 왜곡이 있습니다. 대략적인 선형 변조를 달성하기 위해, 변조기의 작동 점은 일반적으로 직교 바이어스 포인트에서 고정되지만, 변조기의 선형성에 대한 마이크로파 광자 링크의 요구 사항을 충족시킬 수는 없다. 선형성이 높은 전기 광학 조절기가 시급히 필요합니다.
실리콘 물질의 고속 굴절률 조절은 일반적으로 자유 캐리어 혈장 분산 (FCD) 효과에 의해 달성된다. FCD 효과 및 PN 접합 변조 모두 비선형이며, 이는 리튬 니오 베이트 변조기보다 실리콘 변조기를 덜 선형으로 만듭니다. 리튬 니오 베이트 재료는 우수한 것을 나타냅니다전기 광학 조절Pucker 효과로 인한 속성. 동시에, 리튬 니오 베이트 재료는 큰 대역폭, 우수한 변조 특성, 낮은 손실, 낮은 손실, 쉬운 통합 및 반도체 프로세스와의 호환성, 박막 리튬 니오 베이트의 사용을 통해 실리콘과 비교하여 고성능 전기 광학 변조기의 사용이 거의 "짧은 플레이트"를 만들기 위해 고유성을 달성합니다. 절연체의 박막 리튬 니오 베이트 (LNOI) 전기 광학 변조기는 유망한 개발 방향이되었습니다. 박막 리튬 니오 베이트 재료 준비 기술 및 도파관 에칭 기술의 개발로, 높은 전환 효율과 박막 리튬 니오 베이트 전기 광학 조절기의 높은 통합은 국제 학계 및 산업 분야가되었습니다.
박막 리튬 니오 베이트의 특성
미국에서 DAP AR 계획은 다음과 같은 리튬 니오 베이트 재료에 대한 평가를 만들었습니다. 전자 혁명의 중심이 가능하게하는 실리콘 재료의 이름을 따서 명명 된 경우 Photonics Revolution의 발상지는 리튬 니오 베이트의 이름을 따서 명명 될 수 있습니다. 리튬 니오 베이트는 광학 분야의 실리콘 재료와 마찬가지로 전기 광학 효과, 어쿠스토-광학 효과, 압전 효과, 열전 효과 및 광선 형성 효과를 통합하기 때문입니다.
광학 전송 특성 측면에서, INP 재료는 일반적으로 사용되는 1550nm 대역에서 빛의 흡수로 인해 가장 큰 온칩 전송 손실을 갖는다. SIO2 및 실리콘 질화물은 최상의 투과 특성을 가지며 손실은 ~ 0.01dB/cm 수준에 도달 할 수 있습니다. 현재, 박막 리튬 니오 베이트 도파관의 도파관 손실은 0.03dB/cm 수준에 도달 할 수 있으며, 박막 리튬 니오 베이트 도파관의 손실은 향후 기술 수준의 지속적인 개선으로 더욱 감소 될 가능성이있다. 따라서, 박막 리튬 니오 베이트 물질은 광합성 경로, 션트 및 마이크로 링과 같은 수동 광 구조에 대한 우수한 성능을 보일 것이다.
빛의 관점에서, INP만이 직접 빛을 방출하는 능력이 있습니다. 따라서, 마이크로파 광자를 적용하기 위해, 백로드 용접 또는 에피 택셜 성장에 의해 LNOI 기반 광자 통합 칩에 INP 기반 광원을 도입해야한다. 광 변조 측면에서, 박막 리튬 니오 베이트 재료는 INP 및 SI보다 더 큰 변조 대역폭, 하반파 전압 및 낮은 전송 손실을 달성하기가 더 쉽다는 것이 위에서 강조되었다. 또한, 박막 리튬 니오 베이트 물질의 전기 광학 조절의 높은 선형성은 모든 마이크로파 광자 응용에 필수적이다.
광학 라우팅 측면에서, 박막 리튬 니오 베이트 재료의 고속 전기 광학 응답은 LNOI 기반 광학 스위치를 고속 광학 라우팅 스위칭을 할 수 있으며 이러한 고속 스위칭의 전력 소비도 매우 낮습니다. 통합 전자 레인지 광자 기술의 전형적인 적용을 위해, 광학적으로 제어되는 빔 포밍 칩은 고속 스위칭의 빠른 빔 스캐닝의 요구를 충족시키는 능력을 가지고 있으며, 매우 낮은 전력 소비의 특성은 대규모 스케일 위상 어레이 시스템의 엄격한 요구 사항에 적합합니다. INP 기반 광학 스위치는 또한 고속 광학 경로 스위칭을 실현할 수 있지만, 특히 다단계 광학 스위치가 계단식으로 인해 큰 노이즈가 발생하면 노이즈 계수가 심각하게 악화됩니다. 실리콘, SIO2 및 실리콘 질화물 재료는 열 광학 효과 또는 캐리어 분산 효과를 통해서만 광학 경로를 전환 할 수 있으며, 이는 전력 소비가 높고 스위칭 속도가 느린 단점이 있습니다. 단계적 배열의 배열 크기가 크면 전력 소비 요구 사항을 충족시킬 수 없습니다.
광학 증폭 측면에서반도체 광학 증폭기 (소아) INP를 기반으로하는 것은 상업적 사용을 위해 성숙했지만, 높은 노이즈 계수 및 낮은 포화 출력 전력의 단점이 있으며, 이는 마이크로파 광자의 적용에 도움이되지 않습니다. 주기적인 활성화 및 역전에 기초한 박막 리튬 니오 베이트 도파관의 파라 메트릭 증폭 공정은 저음 및 고출력 온 칩 광학 증폭을 달성 할 수 있으며, 이는 온 칩 광학 증폭을위한 통합 마이크로파 광자 기술의 요구 사항을 잘 충족시킬 수있다.
광 검출 측면에서, 박막 리튬 니오 베이트는 1550 nm 밴드에서 빛에 우수한 전달 특성을 갖는다. 광전 전환의 기능은 실현 될 수 없으므로 칩의 광전 전환의 요구를 충족시키기 위해 마이크로파 광자 응용 분야의 경우. ingaas 또는 ge-Si 검출 장치는 백로드 용접 또는 에피 택셜 성장을 통해 LNOI 기반 광자 통합 칩에 도입되어야합니다. 광섬유 자체가 SiO2 재료이기 때문에 광섬유와 결합하는 측면에서 SIO2 도파관의 모드 필드는 광섬유의 모드 필드와 가장 일치하는 정도를 가지며 커플 링이 가장 편리합니다. 박막 리튬 니오 베이트의 강하게 제한된 도파관의 모드 필드 직경은 약 1μm이며, 이는 광섬유의 모드 필드와는 상당히 다르므로 광섬유의 모드 필드와 일치하도록 적절한 모드 스팟 변환을 수행해야합니다.
통합 측면에서, 다양한 재료가 높은 통합 전위를 갖는지 여부는 주로 도파관의 굽힘 반경 (도파관 모드 필드의 제한에 의해 영향을 받음)에 달려있다. 강하게 제한된 도파관은 더 작은 굽힘 반경을 허용하며, 이는 높은 통합의 실현에 더 도움이됩니다. 따라서, 박막 리튬 니오 베이트 도파관은 높은 통합을 달성 할 가능성이있다. 따라서, 박막 리튬 니오 베이트의 출현은 리튬 니오 베이트 재료가 실제로 광학 "실리콘"의 역할을 수행 할 수있게한다. 마이크로파 광자의 적용을 위해, 박막 리튬 니오 베이트의 장점이 더 분명하다.
후 시간 : 4 월 23-2024 년