Увод у структуру и перформансеТанкослојни литијум-ниобат електрооптички модулатор
An електрооптички модулаторна основу различитих структура, таласних дужина и платформи танког филма литијум ниобата, и свеобухватног поређења перформанси различитих врстаEOM модулатори, као и анализу истраживања и применеТанкослојни модулатори литијум ниобатау другим областима.
1. Модулатор танког филма литијум ниобата са нерезонантном шупљином
Ова врста модулатора је заснована на одличном електрооптичком ефекту кристала литијум ниобата и кључни је уређај за постизање брзе оптичке комуникације на велике удаљености. Постоје три главне структуре:
1.1 MZI модулатор са електродом путујућег таласа: Ово је најтипичнији дизајн. Истраживачка група Lon č ar на Универзитету Харвард први пут је постигла високоперформансну верзију 2018. године, са накнадним побољшањима која укључују капацитивно оптерећење засновано на кварцним подлогама (велики пропусни опсег, али некомпатибилно са силицијумским) и силицијумским компатибилним заснованим на шупљивању подлоге, постижући велики пропусни опсег (>67 GHz) и пренос сигнала велике брзине (као што је 112 Gbit/s PAM4).
1.2 Склопиви MZI модулатор: Да би се скратила величина уређаја и прилагодила компактним модулима као што је QSFP-DD, користи се поларизациони третман, унакрсни таласовод или инвертоване микроструктурне електроде да би се смањила дужина уређаја за половину и постигао пропусни опсег од 60 GHz.
1.3 Једнополаризациони/двострукополаризациони кохерентни ортогонални (IQ) модулатор: Користи формат модулације вишег реда за побољшање брзине преноса. Истраживачка група Цаи на Универзитету Сун Јатсен постигла је први једнополаризациони IQ модулатор на чипу 2020. године. Двополаризациони IQ модулатор развијен у будућности има боље перформансе, а верзија заснована на кварцној подлози поставила је рекорд брзине преноса на једној таласној дужини од 1,96 Tbit/s.
2. Модулатор танког филма литијум-ниобата резонантног типа
Да би се постигли модулатори ултра малог и великог пропусног опсега, доступне су различите структуре резонантних шупљина:
2.1 Фотонски кристал (PC) и микро прстенасти модулатор: Линова истраживачка група на Универзитету у Рочестеру развила је први високоперформансни фотонски кристални модулатор. Поред тога, предложени су и микро прстенасти модулатори засновани на хетерогеној и хомогеној интеграцији силицијум-литијум-ниобата, постижући пропусне опсеге од неколико GHz.
2.2 Модулатор резонантне шупљине са Бреговом решетком: укључујући Фабри-Пероову (FP) шупљину, таласоводну Брегову решетку (WBG) и модулатор споре светлости (SL). Ове структуре су дизајниране да уравнотеже величину, толеранције процеса и перформансе, на пример, модулатор резонантне шупљине 2 × 2 FP постиже ултра велики пропусни опсег који прелази 110 GHz. Модулатор споре светлости заснован на спрегнутој Бреговој решетки проширује опсег радног пропусног опсега.
3. Хетерогени интегрисани танкослојни модулатор литијум ниобата
Постоје три главне методе интеграције за комбиновање компатибилности CMOS технологије на платформама заснованим на силицијуму са одличним модулационим перформансама литијум ниобата:
3.1 Хетерогена интеграција типа везе: Директним везивањем са бензоциклобутеном (BCB) или силицијум диоксидом, танки филм литијум ниобата се преноси на силицијумску или силицијум нитридну платформу, постижући ниво плочице, стабилну интеграцију на високој температури. Модулатор показује велики пропусни опсег (>70 GHz, чак и преко 110 GHz) и могућност преноса сигнала великом брзином.
3.2 Хетерогена интеграција материјала таласовода за таложење: таложење силицијума или силицијум нитрида на танки филм литијум ниобата као таласовода оптерећења такође постиже ефикасну електрооптичку модулацију.
3.3 Хетерогена интеграција микротрансфер штампања (μ TP): Ово је технологија за коју се очекује да ће се користити за производњу великих размера, која преноси префабриковане функционалне уређаје на циљне чипове помоћу високопрецизне опреме, избегавајући сложену накнадну обраду. Успешно је примењена на платформама од силицијум нитрида и силицијума, постижући пропусни опсег од десетина GHz.
Укратко, овај чланак систематски описује технолошку мапу пута електрооптичких модулатора заснованих на платформама танког филма литијум ниобата, од тежње ка високоперформансним и широкопојасним нерезонантним структурама шупљина, преко истраживања минијатуризованих резонантних структура шупљина, до интеграције са зрелим фотонским платформама на бази силицијума. Он демонстрира огроман потенцијал и континуирани напредак модулатора танког филма литијум ниобата у превазилажењу уског грла перформанси традиционалних модулатора и постизању оптичке комуникације велике брзине.
Време објаве: 31. март 2026.