리튬 니오베이트 박막의 역할전기광학 변조기
산업 초창기부터 현재까지 단일 광섬유 통신 용량은 수백만 배 증가했으며, 일부 첨단 연구에서는 수천만 배를 넘어섰습니다. 리튬 니오베이트는 우리 산업의 발전에 큰 역할을 했습니다. 광섬유 통신 초기에는 광 신호 변조가 광섬유에 직접 연결되었습니다.원자 램프이 변조 방식은 낮은 대역폭이나 단거리 통신에 적합합니다. 하지만 고속 변조 및 장거리 통신의 경우, 대역폭이 부족하고 전송 채널 비용이 너무 높아 장거리 통신 요구 사항을 충족하기 어렵습니다.
광섬유 통신이 발전함에 따라 통신 용량 증가에 맞춰 신호 변조 속도가 점점 빨라지고 있으며, 광 신호 변조 방식 또한 분리되어 단거리 네트워크와 장거리 트렁크 네트워크에 서로 다른 변조 방식이 사용되고 있습니다. 단거리 네트워크에서는 저비용의 직접 변조 방식이 사용되고, 장거리 트렁크 네트워크에서는 레이저와 분리된 별도의 "전기광학 변조기"가 사용됩니다.
전기광학 변조기는 마젠더 간섭 구조를 이용하여 신호를 변조합니다. 빛은 전자기파이며, 전자기파의 안정적인 간섭을 위해서는 주파수, 위상, 편광을 안정적으로 제어해야 합니다. 간섭 무늬라는 용어를 자주 사용하는데, 밝은 무늬와 어두운 무늬가 있습니다. 밝은 부분은 전자기 간섭이 증폭되는 영역이고, 어두운 부분은 전자기 간섭으로 인해 에너지가 약해지는 영역입니다. 마젠더 간섭은 특수한 구조를 가진 간섭계의 일종으로, 빔을 분할한 후 동일한 빔의 위상을 제어하여 간섭 효과를 제어하는 방식입니다. 즉, 간섭의 위상을 제어함으로써 간섭 결과를 제어할 수 있습니다.
리튬 니오베이트는 광섬유 통신에 사용되는 소재로, 전압 레벨(전기 신호)을 이용하여 빛의 위상을 제어함으로써 광 신호를 변조할 수 있습니다. 이는 전기광학 변조기와 리튬 니오베이트의 관계입니다. 본 논문에서 제시하는 변조기는 전기광학 변조기라고 하며, 전기 신호의 무결성과 광 신호의 변조 품질을 모두 고려해야 합니다. 인듐 포사이드와 실리콘 포토닉스는 전기 신호 전송 능력은 리튬 니오베이트보다 우수하며, 광 신호 전송 능력은 다소 떨어지지만 사용 가능하므로 새로운 시장 기회를 창출할 수 있습니다.
인듐인화물과 실리콘포토닉스는 우수한 전기적 특성 외에도 니오브산리튬에는 없는 소형화 및 집적화의 장점을 가지고 있습니다. 인듐인화물은 니오브산리튬보다 크기가 작고 집적도가 높으며, 실리콘포토닉스 또한 인듐인화물보다 크기가 작고 집적도가 높습니다. 니오브산리튬을 주재료로 사용하는 경우변조기인듐 인화물보다 길이가 두 배나 길며, 변조기 역할만 할 수 있고 다른 기능을 통합할 수는 없습니다.
현재 전자광 변조기는 1000억 심볼 속도(128G는 1280억) 시대에 접어들었고, 니오브산리튬(LiN)은 다시 한번 경쟁에 뛰어들어 가까운 미래에 2500억 심볼 속도 시장을 선도하며 이 시대를 이끌고자 합니다. 니오브산리튬이 이 시장을 되찾기 위해서는 인화인듐(IPO)과 실리콘 포톤(SiP)에는 있지만 니오브산리튬에는 없는 강점을 분석해야 합니다. 바로 전기적 성능, 높은 집적도, 소형화입니다.
리튬 니오베이트의 변화는 세 가지 측면에서 살펴볼 수 있습니다. 첫째는 전기적 성능 향상, 둘째는 집적도 향상, 셋째는 소형화입니다. 이 세 가지 기술적 측면을 모두 해결하는 방법은 단 하나, 바로 리튬 니오베이트 박막을 만드는 것입니다. 매우 얇은 리튬 니오베이트 층을 광 도파관으로 활용하고, 전극을 재설계하여 전기적 성능, 대역폭, 신호 변조 효율을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 이 박막을 실리콘 웨이퍼에 부착하여 혼합 집적화를 구현할 수 있습니다. 리튬 니오베이트를 변조기로 사용하고 나머지 실리콘 광자를 집적화하는 것입니다. 실리콘 광자의 뛰어난 소형화 능력을 고려할 때, 리튬 니오베이트 박막과 실리콘 광자를 혼합 집적화하면 집적도를 향상시키고 자연스럽게 소형화를 달성할 수 있습니다.
가까운 미래에 전기광학 변조기는 2천억 심볼 속도 시대로 진입할 것으로 예상되는데, 인화인듐과 실리콘 광자의 광학적 단점이 점점 더 두드러지고 있는 반면, 니오브산리튬의 광학적 장점은 더욱 부각되고 있습니다. 니오브산리튬 박막은 변조기로서 이러한 소재의 단점을 개선하고 있으며, 업계는 바로 이 "니오브산리튬 박막"에 주목하고 있습니다.리튬 니오베이트 변조기이것이 바로 전기광학 변조기 분야에서 리튬 니오베이트 박막의 역할입니다.
게시 시간: 2024년 10월 22일