Mas taas nga integrated nga nipis nga pelikula nga lithium niobate electro-optic modulator

Taas nga linearidadmodulator sa elektro-optikoug aplikasyon sa microwave photon
Uban sa nagkadako nga mga kinahanglanon sa mga sistema sa komunikasyon, aron mapaayo pa ang kahusayan sa pagpadala sa mga signal, ang mga tawo maghiusa sa mga photon ug electron aron makab-ot ang mga komplementaryong bentaha, ug matawo ang microwave photonics. Ang electro-optical modulator gikinahanglan alang sa pagkakabig sa elektrisidad ngadto sa kahayag samga sistema sa photonic sa microwave, ug kini nga importanteng lakang kasagaran ang motino sa performance sa tibuok sistema. Tungod kay ang pagkakabig sa radio frequency signal ngadto sa optical domain usa ka proseso sa analog signal, ug ordinaryomga electro-optical modulatoradunay kinaiyanhong nonlinearity, adunay seryosong signal distortion sa proseso sa pagkakabig. Aron makab-ot ang gibana-bana nga linear modulation, ang operating point sa modulator kasagaran gitakda sa orthogonal bias point, apan dili gihapon kini makatuman sa mga kinahanglanon sa microwave photon link para sa linearity sa modulator. Ang mga electro-optic modulator nga adunay taas nga linearity gikinahanglan dayon.

Ang high-speed refractive index modulation sa mga materyales nga silicon kasagarang makab-ot pinaagi sa free carrier plasma dispersion (FCD) effect. Ang FCD effect ug PN junction modulation parehong nonlinear, nga naghimo sa silicon modulator nga dili kaayo linear kaysa sa lithium niobate modulator. Ang mga materyales nga lithium niobate nagpakita og maayo kaayong kalidad.modulasyon sa elektro-optikamga kabtangan tungod sa ilang Pucker effect. Sa samang higayon, ang materyal nga lithium niobate adunay mga bentaha sa dako nga bandwidth, maayo nga modulation characteristics, ubos nga loss, dali nga integration ug compatibility sa semiconductor process, ang paggamit sa thin film lithium niobate aron makahimo og high-performance electro-optical modulator, kon itandi sa silicon halos walay "short plate", apan makab-ot usab ang taas nga linearity. Ang Thin film lithium niobate (LNOI) electro-optic modulator sa insulator nahimong usa ka maayong direksyon sa pag-uswag. Uban sa pag-uswag sa thin film lithium niobate material preparation technology ug waveguide etching technology, ang taas nga conversion efficiency ug mas taas nga integration sa thin film lithium niobate electro-optic modulator nahimong natad sa internasyonal nga akademya ug industriya.

Mga kinaiya sa nipis nga pelikula nga lithium niobate
Sa Estados Unidos, ang DAP AR planning naghimo sa mosunod nga ebalwasyon sa mga materyales sa lithium niobate: kon ang sentro sa elektronikong rebolusyon ginganlan sunod sa materyal nga silicon nga naghimo niini nga posible, nan ang dapit nga natawhan sa photonics revolution lagmit ginganlan sunod sa lithium niobate. Kini tungod kay ang lithium niobate naghiusa sa electro-optical effect, acousto-optical effect, piezoelectric effect, thermoelectric effect ug photorefractive effect sa usa, sama sa mga materyales sa silicon sa natad sa optika.

Kon bahin sa optical transmission characteristics, ang InP material adunay pinakadako nga on-chip transmission loss tungod sa pagsuhop sa kahayag sa kasagarang gigamit nga 1550nm band. Ang SiO2 ug silicon nitride adunay pinakamaayong transmission characteristics, ug ang loss makaabot sa lebel nga ~ 0.01dB/cm; Sa pagkakaron, ang waveguide loss sa thin-film lithium niobate waveguide makaabot sa lebel nga 0.03dB/cm, ug ang loss sa thin-film lithium niobate waveguide adunay potensyal nga maminusan pa uban sa padayon nga pag-uswag sa lebel sa teknolohiya sa umaabot. Busa, ang thin film lithium niobate material magpakita og maayong performance para sa passive light structures sama sa photosynthetic path, shunt ug microring.

Kon bahin sa pagmugna og kahayag, ang InP lang ang adunay abilidad sa pagpagawas og kahayag direkta; Busa, para sa aplikasyon sa microwave photons, gikinahanglan nga ipaila ang InP-based light source sa LNOI-based photonic integrated chip pinaagi sa backloading welding o epitaxial growth. Kon bahin sa light modulation, gipasiugda na sa ibabaw nga ang thin film lithium niobate nga materyal mas sayon ​​nga makab-ot ang mas dako nga modulation bandwidth, mas ubos nga half-wave voltage ug mas ubos nga transmission loss kay sa InP ug Si. Dugang pa, ang taas nga linearity sa electro-optical modulation sa thin film lithium niobate nga mga materyales importante para sa tanang aplikasyon sa microwave photon.

Sa bahin sa optical routing, ang high speed electro-optical response sa thin film lithium niobate nga materyal naghimo sa LNOI based optical switch nga makahimo sa high-speed optical routing switching, ug ang konsumo sa kuryente sa ingon nga high-speed switching ubos usab kaayo. Alang sa tipikal nga aplikasyon sa integrated microwave photon technology, ang optically controlled beamforming chip adunay abilidad sa high-speed switching aron matubag ang mga panginahanglan sa paspas nga beam scanning, ug ang mga kinaiya sa ultra-low power consumption maayo nga gipahaum sa estrikto nga mga kinahanglanon sa large-scale phased array system. Bisan kung ang InP based optical switch mahimo usab nga makahimo sa high-speed optical path switching, kini magdala og dako nga kasaba, labi na kung ang multilevel optical switch gi-cascade, ang noise coefficient grabe nga madaot. Ang mga materyales nga Silicon, SiO2 ug silicon nitride mahimo ra nga magbalhin sa optical path pinaagi sa thermo-optical effect o carrier dispersion effect, nga adunay mga disbentaha sa taas nga konsumo sa kuryente ug hinay nga switching speed. Kung dako ang gidak-on sa array sa phased array, dili kini makatubag sa mga kinahanglanon sa konsumo sa kuryente.

Sa mga termino sa optical amplification, angsemiconductor optical amplifier (SOA) nga gibase sa InP hinog na alang sa komersyal nga paggamit, apan kini adunay mga disbentaha sa taas nga noise coefficient ug ubos nga saturation output power, nga dili angay sa aplikasyon sa microwave photons. Ang parametric amplification process sa thin-film lithium niobate waveguide nga gibase sa periodic activation ug inversion makab-ot ang ubos nga noise ug taas nga power on-chip optical amplification, nga makatubag sa mga kinahanglanon sa integrated microwave photon technology alang sa on-chip optical amplification.

Kon bahin sa pag-detect sa kahayag, ang thin film lithium niobate adunay maayong transmission characteristics ngadto sa kahayag sa 1550 nm band. Ang function sa photoelectric conversion dili matuman, busa para sa mga aplikasyon sa microwave photon, aron matubag ang mga panginahanglan sa photoelectric conversion sa chip. Ang InGaAs o Ge-Si detection units kinahanglan nga ipaila sa LNOI based photonic integrated chips pinaagi sa backloading welding o epitaxial growth. Kon bahin sa coupling sa optical fiber, tungod kay ang optical fiber mismo materyal nga SiO2, ang mode field sa SiO2 waveguide adunay pinakataas nga matching degree sa mode field sa optical fiber, ug ang coupling mao ang pinakasayon. Ang mode field diameter sa strongly restricted waveguide sa thin film lithium niobate mga 1μm, nga lahi kaayo sa mode field sa optical fiber, busa ang hustong mode spot transformation kinahanglan nga himuon aron mohaom sa mode field sa optical fiber.

Sa termino sa integrasyon, ang pagtino kung ang lainlaing mga materyales adunay taas nga potensyal sa integrasyon nagdepende labi na sa bending radius sa waveguide (nga apektado sa limitasyon sa waveguide mode field). Ang kusgan nga gipugngan nga waveguide nagtugot sa usa ka mas gamay nga bending radius, nga mas makatabang sa pagkab-ot sa taas nga integrasyon. Busa, ang thin-film lithium niobate waveguides adunay potensyal nga makab-ot ang taas nga integrasyon. Busa, ang pagpakita sa thin film lithium niobate naghimo nga posible alang sa materyal nga lithium niobate nga tinuod nga magdula sa papel sa optical nga "silicon". Alang sa aplikasyon sa microwave photons, ang mga bentaha sa thin film lithium niobate mas klaro.