Високоперформансни електрооптички модулатор:Танкослојни модулатор литијум ниобата
Електрооптички модулатор (EOM модулатор) је модулатор направљен коришћењем електрооптичког ефекта одређених електрооптичких кристала, који може да претвара брзе електронске сигнале у комуникационим уређајима у оптичке сигнале. Када се електрооптички кристал изложи примењеном електричном пољу, индекс преламања електрооптичког кристала ће се променити, а карактеристике оптичког таласа кристала ће се такође променити сходно томе, како би се остварила модулација амплитуде, фазе и поларизационог стања оптичког сигнала и конвертовао брзи електронски сигнал у комуникационом уређају у оптички сигнал путем модулације.
Тренутно постоје три главне врстеелектрооптички модулаторина тржишту: модулатори на бази силицијума, модулатори индијум фосфида и танки филмовимодулатор литијум ниобатаМеђу њима, силицијум нема директан електрооптички коефицијент, перформансе су општије, погодан само за производњу модулатора примопредајног модула за пренос података на кратке удаљености, док је индијум фосфид погодан за оптички комуникациони мрежни примопредајни модул на средње и велике удаљености, али захтеви процеса интеграције су изузетно високи, трошкови су релативно високи, а примена подлеже одређеним ограничењима. Насупрот томе, кристал литијум ниобата није само богат фотоелектричним ефектом, већ су фоторефрактивни ефекат, нелинеарни ефекат, електрооптички ефекат, акустични оптички ефекат, пиезоелектрични ефекат и термоелектрични ефекат једнаки јединици, а захваљујући својој структури решетке и богатој структури дефеката, многа својства литијум ниобата могу се у великој мери регулисати кристалним саставом, допирањем елемената, контролом валентног стања итд. Постиже супериорне фотоелектричне перформансе, као што је електрооптички коефицијент до 30,9 пм/В, знатно већи од индијум фосфида, и има мали ефекат цвркутања (ефекат цвркутања: односи се на феномен да се фреквенција унутар импулса мења са временом током процеса преноса ласерског импулса. Већи ефекат цвркутања резултира нижим односом сигнал-шум и нелинеарним ефектом), добрим односом екстинкције (просечан однос снаге између „укљученог“ и „искљученог“ стања сигнала) и супериорном стабилношћу уређаја. Поред тога, механизам рада танкослојног литијум-ниобатног модулатора разликује се од оног код модулатора на бази силицијума и индијум-фосфидног модулатора који користе нелинеарне методе модулације, који користе линеарни електрооптички ефекат за учитавање електрично модулисаног сигнала на оптички носач, а брзина модулације је углавном одређена перформансама микроталасне електроде, тако да се може постићи већа брзина и линеарност модулације, као и мања потрошња енергије. На основу горе наведеног, литијум-ниобат је постао идеалан избор за припрему високоперформансних електрооптичких модулатора, који имају широк спектар примене у 100G/400G кохерентним оптичким комуникационим мрежама и ултрабрзим дата центрима, и могу постићи велике преносне удаљености веће од 100 километара.
Литијум ниобат као субверзивни материјал „фотонске револуције“, иако у поређењу са силицијумом и индијум фосфидом има многе предности, често се појављује у облику расутог материјала у уређају, светлост је ограничена на раван таласовод формиран јонском дифузијом или протонском разменом, разлика индекса преламања је обично релативно мала (око 0,02), величина уређаја је релативно велика. Тешко је задовољити потребе минијатуризације и интеграције.оптички уређаји, а његова производна линија се и даље разликује од стварне микроелектронске процесне линије, и постоји проблем високих трошкова, тако да је формирање танких филмова важан правац развоја литијум ниобата који се користи у електрооптичким модулаторима.
Време објаве: 24. децембар 2024.