Напредак истраживања електрооптичког модулатора танког филма литијум ниобата

Напредак истраживањаЕлектрооптички модулатор са танким филмом литијум ниобата

Електрооптички модулатор је основни уређај оптичког комуникационог система и микроталасног фотонског система. Он регулише светлост која се шири у слободном простору или оптичком таласоводном систему променом индекса преламања материјала изазваног примењеним електричним пољем. Традиционални литијум ниобателектрооптички модулаторКористи литијум ниобат у расутом стању као електрооптички материјал. Монокристални литијум ниобат је локално допиран да би се формирао таласовод путем дифузије титанијума или процеса протонске размене. Разлика индекса преламања између језгра и слоја облоге је веома мала, а таласовод има лошу способност везивања за светлосно поље. Укупна дужина упакованог електрооптичког модулатора је обично 5~10 цм.

Технологија литијум-ниобата на изолатору (LNOI) пружа ефикасан начин за решавање проблема великих димензија електрооптичког модулатора од литијум-ниобата. Разлика индекса преламања између језгра таласовода и слоја облоге је до 0,7, што значајно побољшава способност везивања оптичких модова и ефекат електрооптичке регулације таласовода, и постало је истраживачка жаришта у области електрооптичког модулатора.

Захваљујући напретку технологије микрообраде, развој електрооптичких модулатора заснованих на LNOI платформи је брзо напредовао, показујући тренд компактније величине и континуираног побољшања перформанси. Према коришћеној структури таласовода, типични танкослојни литијум-ниобатни електрооптички модулатори су директно гравирани таласоводни електрооптички модулатори, оптерећени хибриди.модулатори таласоводаи хибридни силицијумски интегрисани електрооптички модулатори са таласоводом.

Тренутно, побољшање процеса сувог нагризања значајно смањује губитке у таласоводу танког филма литијум ниобата, метода гребенског оптерећења решава проблем велике тежине процеса нагризања и омогућава остварење електрооптичког модулатора литијум ниобата са напоном мањим од 1 V полуталаса, а комбинација са зрелом SOI технологијом је у складу са трендом хибридне интеграције фотона и електрона. Технологија танког филма литијум ниобата има предности у остваривању интегрисаног електрооптичког модулатора на чипу са малим губицима, малом величином и великим пропусним опсегом. Теоретски, предвиђа се да ће танки филм литијум ниобата од 3 мм бити „push-pull“...M⁃Z модулаториЕлектрооптички пропусни опсег од 3dB може достићи и до 400 GHz, а пропусни опсег експериментално припремљеног танкослојног литијум-ниобатног модулатора је, како је објављено, нешто преко 100 GHz, што је и даље далеко од теоријске горње границе. Побољшање донето оптимизацијом основних структурних параметара је ограничено. У будућности, из перспективе истраживања нових механизама и структура, као што је пројектовање стандардне копланарне електроде таласовода као сегментиране микроталасне електроде, перформансе модулатора могу се додатно побољшати.

Поред тога, реализација интегрисаног паковања модулаторског чипа и хетерогене интеграције на чипу са ласерима, детекторима и другим уређајима је и прилика и изазов за будући развој танкослојних литијум-ниобатних модулатора. Танкослојни електрооптички модулатор литијум-ниобата играће важнију улогу у микроталасним фотонима, оптичкој комуникацији и другим областима.