Једно од најважнијих својстава оптичког модулатора је његова брзина модулације или пропусни опсег, који би требало да буде барем једнако брз као и доступна електроника. Транзистори са транзитним фреквенцијама знатно изнад 100 GHz већ су демонстрирани у 90 nm силицијумској технологији, а брзина ће се додатно повећавати како се минимална величина елемента смањује [1]. Међутим, пропусни опсег данашњих модулатора на бази силицијума је ограничен. Силицијум не поседује χ(2)-нелинеарност због своје центро-симетричне кристалне структуре. Употреба напрегнутог силицијума је већ довела до занимљивих резултата [2], али нелинеарности још увек не дозвољавају практичне уређаје. Најсавременији силицијумски фотонски модулатори се стога и даље ослањају на дисперзију слободних носилаца у pn или pin спојевима [3–5]. Показано је да спојеви поларисани у праву страну показују производ напона и дужине чак и до VπL = 0,36 V mm⁻¹, али је брзина модулације ограничена динамиком мањинских носилаца. Ипак, брзине преноса података од 10 Gbit/s су генерисане уз помоћ преемфазе електричног сигнала [4]. Коришћењем обрнуто поларизованих спојева, пропусни опсег је повећан на око 30 GHz [5,6], али је производ напона и дужине порастао на VπL = 40 V mm. Нажалост, такви фазни модулатори плазма ефекта такође производе нежељену модулацију интензитета [7] и нелинеарно реагују на примењени напон. Напредни формати модулације попут QAM захтевају, међутим, линеарни одзив и чисту фазну модулацију, што чини коришћење електрооптичког ефекта (Покелсов ефекат [8]) посебно пожељним.
2. SOH приступ
Недавно је предложен приступ силицијум-органског хибрида (SOH) [9–12]. Пример SOH модулатора је приказан на слици 1(а). Састоји се од прорезаног таласовода који води оптичко поље и две силицијумске траке које електрично повезују оптички таласовод са металним електродама. Електроде се налазе изван оптичког модалног поља како би се избегли оптички губици [13], слика 1(б). Уређај је пресвучен електрооптичким органским материјалом који равномерно испуњава прорез. Модулациони напон се преноси металним електричним таласоводом и опада преко прореза захваљујући проводљивим силицијумским тракама. Резултујуће електрично поље затим мења индекс преламања у прорезу кроз ултрабрзи електрооптички ефекат. Пошто прорез има ширину реда величине 100 nm, неколико волти је довољно да генерише веома јака модулациона поља која су реда величине диелектричне чврстоће већине материјала. Структура има високу ефикасност модулације јер су и модулациона и оптичка поља концентрисана унутар прореза, слика 1(б) [14]. Заиста, прве имплементације SOH модулатора са субволтним радом [11] су већ приказане, а демонстрирана је и синусоидна модулација до 40 GHz [15,16]. Међутим, изазов у изградњи нисконапонских SOH модулатора велике брзине је стварање високо проводљиве спојне траке. У еквивалентном колу, прорез може бити представљен кондензатором C, а проводљиве траке отпорницима R, слика 1(б). Одговарајућа RC временска константа одређује пропусни опсег уређаја [10,14,17,18]. Да би се смањио отпор R, предложено је допирање силицијумских трака [10,14]. Док допирање повећава проводљивост силицијумских трака (и самим тим повећава оптичке губитке), плаћа се додатна казна за губитке јер је покретљивост електрона оштећена расејањем нечистоћа [10,14,19]. Штавише, најновији покушаји производње показали су неочекивано ниску проводљивост.
Пекиншка компанија Rofea Optoelectronics Co., Ltd., са седиштем у кинеској „Силицијумској долини“ – Пекиншком Џонггуанцуну, је високотехнолошко предузеће посвећено пружању услуга домаћим и страним истраживачким институцијама, истраживачким институтима, универзитетима и научноистраживачком особљу предузећа. Наша компанија се првенствено бави независним истраживањем и развојем, пројектовањем, производњом и продајом оптоелектронских производа и пружа иновативна решења и професионалне, персонализоване услуге за научне истраживаче и индустријске инжењере. Након година независних иновација, формирала је богат и савршен низ фотоелектричних производа, који се широко користе у комуналној, војној, транспортној, електроенергетској, финансијској, образовној, медицинској и другим индустријама.
Радујемо се сарадњи са вама!
Време објаве: 29. март 2023.