박막 리튬 니오베이트 전기광학 변조기 연구 진행

연구 진행 상황박막 리튬 니오베이트 전기광학 변조기

전기광학 변조기는 광통신 시스템과 마이크로파 광자 시스템의 핵심 소자입니다. 인가된 전기장에 의해 물질의 굴절률을 변화시켜 자유 공간이나 광도파로에서 전파되는 빛을 조절합니다. 기존의 리튬 니오베이트전기광학 변조기벌크 리튬 니오베이트 재료를 전기광학 재료로 사용합니다. 단결정 리튬 니오베이트 재료는 티타늄 확산 또는 양성자 교환 공정을 통해 국부적으로 도핑되어 도파로를 형성합니다. 코어층과 클래딩층 사이의 굴절률 차이는 매우 작으며, 도파로는 광장에 대한 결합력이 약합니다. 패키지된 전기광학 변조기의 전체 길이는 일반적으로 5~10cm입니다.

리튬 니오베이트 온 인슐레이터(LNOI) 기술은 리튬 니오베이트 전기광학 변조기의 대형화 문제를 해결하는 효과적인 방법을 제공합니다. 도파로 코어층과 클래딩층 사이의 굴절률 차이는 최대 0.7에 달하며, 이는 도파로의 광 모드 결합 능력과 전기광학 조절 효과를 크게 향상시켜 전기광학 변조기 분야의 주요 연구 분야로 자리매김했습니다.

미세 가공 기술의 발전으로 LNOI 플랫폼 기반 전기 광학 변조기 개발이 급속히 진전되어 소형화와 지속적인 성능 향상 추세를 보이고 있습니다. 사용되는 도파로 구조에 따라, 일반적인 박막 리튬 니오베이트 전기 광학 변조기는 직접 식각 도파로 전기 광학 변조기, 로드 하이브리드 전기 광학 변조기입니다.도파관 변조기및 하이브리드 실리콘 집적 도파관 전기 광학 변조기.

현재 건식 에칭 공정의 개선으로 박막 리튬 니오베이트 도파관의 손실이 크게 감소하고 있으며, 리지 로딩 방식은 높은 에칭 공정 난이도 문제를 해결하여 1V 미만의 반파장 전압을 갖는 리튬 니오베이트 전기 광학 변조기를 구현했습니다. 또한, 성숙한 SOI 기술과의 결합은 광전자 하이브리드 집적화 추세에 부합합니다. 박막 리튬 니오베이트 기술은 저손실, 소형화, 광대역폭의 집적 전기 광학 변조기를 칩에 구현하는 데 유리합니다. 이론적으로 3mm 박막 리튬 니오베이트 푸시풀 반도체 소자가 개발될 것으로 예상됩니다.M⁃Z 변조기3dB 전기광학 대역폭은 최대 400GHz에 달할 수 있으며, 실험적으로 제조된 박막 리튬 니오베이트 변조기의 대역폭은 100GHz를 약간 넘는 것으로 보고되었는데, 이는 아직 이론적인 상한선과는 거리가 멉니다. 기본 구조 매개변수 최적화를 통한 성능 향상은 제한적입니다. 향후 표준 코플래너 도파관 전극을 분할 마이크로파 전극으로 설계하는 등 새로운 메커니즘과 구조를 탐구함으로써 변조기의 성능을 더욱 향상시킬 수 있을 것입니다.

또한, 레이저, 검출기 및 기타 장치와의 통합 변조기 칩 패키징 및 온칩 이종 집적화는 박막 리튬 니오베이트 변조기의 미래 개발에 있어 기회이자 도전 과제입니다. 박막 리튬 니오베이트 전기광학 변조기는 마이크로파 광자, 광통신 및 기타 분야에서 더욱 중요한 역할을 수행할 것입니다.

 

 

 


게시 시간: 2025년 4월 7일