Mas taas nga integrated thin film lithium niobate electro-optic modulator

Taas nga linearityelectro-optic modulatorug microwave photon nga aplikasyon
Uban sa nagkadaghan nga mga kinahanglanon sa mga sistema sa komunikasyon, aron sa dugang nga pagpalambo sa transmission efficiency sa mga signal, ang mga tawo mag-fuse sa mga photon ug electron aron makab-ot ang komplementaryong mga bentaha, ug ang microwave photonics matawo.Ang electro-optical modulator gikinahanglan alang sa pagkakabig sa elektrisidad ngadto sa kahayagmicrowave photonic nga mga sistema, ug kini nga yawe nga lakang kasagaran nagtino sa pasundayag sa tibuuk nga sistema.Tungod kay ang pagkakabig sa signal sa frequency sa radyo ngadto sa optical domain usa ka proseso sa analog signal, ug ordinaryoelectro-optical modulatorsadunay kinaiyanhong nonlinearity, adunay seryoso nga signal pagtuis sa proseso sa pagkakabig.Aron makab-ot ang gibana-bana nga linear modulation, ang operating point sa modulator kasagarang gitakda sa orthogonal bias point, apan dili gihapon kini makab-ot ang mga kinahanglanon sa microwave photon link alang sa linearity sa modulator.Ang mga electro-optic modulator nga adunay taas nga linearity gikinahanglan dayon.

Ang high-speed refractive index modulation sa silicon nga mga materyales kasagarang makab-ot pinaagi sa free carrier plasma dispersion (FCD) effect.Parehong ang epekto sa FCD ug PN junction modulation kay nonlinear, nga naghimo sa silicon modulator nga dili kaayo linear kaysa sa lithium niobate modulator.Ang Lithium niobate nga mga materyales nagpakita nga maayo kaayoelectro-optical modulasyonkabtangan tungod sa ilang Pucker epekto.Sa samang higayon, ang lithium niobate nga materyal adunay mga bentaha sa dako nga bandwidth, maayo nga modulasyon nga mga kinaiya, ubos nga pagkawala, sayon ​​integration ug compatibility sa semiconductor proseso, ang paggamit sa manipis nga film lithium niobate sa paghimo sa high-performance electro-optical modulator, itandi sa silicon halos walay "mubo nga plato", apan usab sa pagkab-ot sa taas nga linearity.Ang manipis nga film lithium niobate (LNOI) electro-optic modulator sa insulator nahimong usa ka maayong direksyon sa pag-uswag.Uban sa pagpalambo sa manipis nga film lithium niobate materyal nga pag-andam teknolohiya ug waveguide etching teknolohiya, ang taas nga pagkakabig efficiency ug mas taas nga integration sa manipis nga film lithium niobate electro-optic modulator nahimong natad sa internasyonal nga akademya ug industriya.

Mga kinaiya sa thin film lithium niobate
Sa Estados Unidos, ang DAP AR nga pagplano mihimo sa mosunod nga ebalwasyon sa lithium niobate nga mga materyales: kung ang sentro sa elektronik nga rebolusyon ginganlan sunod sa silicon nga materyal nga naghimo niini nga posible, nan ang dapit nga natawhan sa photonics revolution lagmit nga nganlan sa lithium niobate .Kini tungod kay ang lithium niobate naghiusa sa electro-optical nga epekto, acousto-optical nga epekto, piezoelectric nga epekto, thermoelectric nga epekto ug photorefractive nga epekto sa usa, sama sa silicon nga mga materyales sa natad sa optika.

Sa mga termino sa optical transmission nga mga kinaiya, ang InP nga materyal adunay pinakadako nga on-chip transmission loss tungod sa pagsuyup sa kahayag sa sagad nga gigamit nga 1550nm band.Ang SiO2 ug silicon nitride adunay labing maayo nga transmission nga mga kinaiya, ug ang pagkawala mahimong moabot sa lebel sa ~ 0.01dB/cm;Sa pagkakaron, ang pagkawala sa waveguide sa thin-film lithium niobate waveguide mahimong makaabot sa lebel sa 0.03dB/cm, ug ang pagkawala sa thin-film lithium niobate waveguide adunay potensyal nga madugangan pa sa pagkunhod sa padayon nga pag-uswag sa lebel sa teknolohiya sa sa umaabot.Busa, ang nipis nga pelikula nga lithium niobate nga materyal magpakita sa maayo nga performance alang sa passive light structures sama sa photosynthetic path, shunt ug microring.

Sa mga termino sa kahayag nga henerasyon, ang InP lamang ang adunay katakus sa pagbuga direkta sa kahayag;Busa, alang sa paggamit sa microwave photons, gikinahanglan nga ipaila ang InP base sa kahayag tinubdan sa LNOI base photonic integrated chip pinaagi sa backloading welding o epitaxial pagtubo.Sa mga termino sa light modulation, gipasiugda sa ibabaw nga ang nipis nga film lithium niobate nga materyal mas dali nga makab-ot ang mas dako nga modulation bandwidth, ubos nga half-wave nga boltahe ug ubos nga pagkawala sa transmission kaysa InP ug Si.Dugang pa, ang taas nga linearity sa electro-optical modulation sa manipis nga film lithium niobate nga mga materyales hinungdanon alang sa tanan nga mga aplikasyon sa microwave photon.

Sa termino sa optical routing, ang high speed electro-optical nga tubag 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 maong high-speed switching ubos usab kaayo.Alang sa tipikal nga aplikasyon sa integrated microwave photon nga teknolohiya, ang optically controlled beamforming chip adunay abilidad sa high-speed switching aron matubag ang mga panginahanglan sa paspas nga pag-scan sa beam, ug ang mga kinaiya sa ultra-low power consumption maayo nga gipahaum sa higpit nga mga kinahanglanon sa dako. -scale phased array nga sistema.Bisan tuod ang InP based optical switch mahimo usab nga makaamgo sa high-speed optical path switching, kini magpaila sa dako nga kasaba, ilabi na sa diha nga ang multilevel optical switch mao ang cascaded, ang noise coefficient mahimong seryoso nga deteriorate.Ang Silicon, SiO2 ug silicon nitride nga mga materyales mahimo lamang nga magbalhin sa optical nga mga agianan pinaagi sa thermo-optical nga epekto o epekto sa pagkatibulaag sa carrier, nga adunay mga disadvantages sa taas nga konsumo sa kuryente ug hinay nga switching speed.Kung ang gidak-on sa array sa phased array dako, dili kini makatagbo sa mga kinahanglanon sa konsumo sa kuryente.

Sa termino sa optical amplification, angsemiconductor optical amplifier (SOA) base sa InP nahimong hamtong na para sa komersyal nga paggamit, apan kini adunay mga disbentaha sa taas nga noise coefficient ug ubos nga saturation output power, nga dili maayo sa paggamit sa microwave photon.Ang proseso sa parametric amplification sa thin-film lithium niobate waveguide base sa periodic activation ug inversion mahimong makab-ot ang ubos nga kasaba ug taas nga gahum sa on-chip optical amplification, nga makatuman sa mga kinahanglanon sa integrated microwave photon nga teknolohiya alang sa on-chip optical amplification.

Sa termino sa light detection, ang nipis nga film lithium niobate adunay maayo nga transmission nga mga kinaiya sa kahayag sa 1550 nm band.Ang function sa photoelectric pagkakabig dili matuman, mao nga alang sa microwave photon aplikasyon, aron sa pagsugat sa mga panginahanglan sa photoelectric pagkakabig sa chip.Ang InGaAs o Ge-Si detection units kinahanglang ipaila sa LNOI based photonic integrated chips pinaagi sa backloading welding o epitaxial growth.Sa termino sa pagkabit sa optical fiber, tungod kay ang optical fiber mismo mao ang SiO2 nga materyal, ang mode field sa SiO2 waveguide adunay pinakataas nga matching degree sa mode field sa optical fiber, ug ang coupling mao ang labing sayon.Ang mode field diametro sa hugot nga gidid-an nga waveguide sa thin film lithium niobate mao ang mahitungod sa 1μm, nga mao ang medyo lain-laing gikan sa mode field sa optical fiber, mao nga husto nga mode spot pagbag-o kinahanglan nga gidala sa gawas aron sa pagpares sa mode field sa optical fiber.

Sa termino sa panagsama, kung ang lainlaing mga materyales adunay taas nga potensyal sa panagsama nagdepende sa bending radius sa waveguide (naapektuhan sa limitasyon sa field sa waveguide mode).Ang hugot nga gidid-an nga waveguide nagtugot sa usa ka gamay nga bending radius, nga mas maayo sa katumanan sa taas nga panagsama.Busa, ang thin-film lithium niobate waveguides adunay potensyal nga makab-ot ang taas nga panagsama.Busa, ang dagway sa manipis nga film lithium niobate nagpaposible alang sa lithium niobate nga materyal nga tinuod nga nagdula sa papel sa optical "silicon".Alang sa paggamit sa mga photon sa microwave, ang mga bentaha sa thin film lithium niobate mas klaro.