Прогрес дослідженьтонкоплівковий електрооптичний модулятор на основі ніобату літію
Електрооптичний модулятор є основним пристроєм оптичної системи зв'язку та мікрохвильової фотонної системи. Він регулює поширення світла у вільному просторі або оптичному хвилеводі, змінюючи показник заломлення матеріалу, спричинений прикладеним електричним полем. Традиційний ніобат літіюелектрооптичний модуляторВикористовує об'ємний матеріал ніобату літію як електрооптичний матеріал. Монокристалічний матеріал ніобату літію локально легується для формування хвилеводу шляхом дифузії титану або процесу протонного обміну. Різниця показників заломлення між основним шаром та шаром оболонки дуже мала, а хвилевід має погану здатність зв'язуватися зі світловим полем. Загальна довжина корпусованого електрооптичного модулятора зазвичай становить 5~10 см.
Технологія літій-ніобату на ізоляторі (LNOI) забезпечує ефективний спосіб вирішення проблеми великих розмірів електрооптичних модуляторів на основі літій-ніобату. Різниця показників заломлення між серцевинним шаром хвилеводу та шаром оболонки становить до 0,7, що значно покращує здатність зв'язування оптичних мод та ефект електрооптичного регулювання хвилеводу, і стало дослідницькою гарячою точкою в галузі електрооптичних модуляторів.
Завдяки розвитку технології мікрообробки, розробка електрооптичних модуляторів на базі платформи LNOI стрімко розвивається, демонструючи тенденцію до компактніших розмірів та постійного покращення продуктивності. Відповідно до використовуваної структури хвилеводу, типові тонкоплівкові електрооптичні модулятори на основі ніобату літію є хвилеводними електрооптичними модуляторами з безпосереднім травленням, завантаженими гібридними...хвилеводні модуляторита гібридні кремнієві інтегровані хвилеводні електрооптичні модулятори.
Наразі вдосконалення процесу сухого травлення значно зменшує втрати в тонкоплівковому хвилеводі з ніобатом літію, метод завантаження гребнями вирішує проблему високої складності процесу травлення та дозволяє реалізувати електрооптичний модулятор на основі ніобату літію з напругою менше 1 В на півхвилі, а поєднання зі зрілою технологією SOI відповідає тенденції гібридної інтеграції фотонів та електронів. Технологія тонкоплівкового ніобату літію має переваги в реалізації інтегрованого електрооптичного модулятора на кристалі з низькими втратами, малим розміром та широкою пропускною здатністю. Теоретично передбачається, що двотактний (push-pull) тонкоплівковий ніобат літію товщиною 3 мм...Модулятори M⁃ZЕлектрооптична смуга пропускання 3 дБ може сягати 400 ГГц, а смуга пропускання експериментально підготовленого тонкоплівкового модулятора з ніобату літію, як повідомляється, трохи перевищує 100 ГГц, що все ще далеко від теоретичної верхньої межі. Покращення, досягнуті завдяки оптимізації основних структурних параметрів, обмежені. У майбутньому, з точки зору дослідження нових механізмів та структур, таких як проектування стандартного копланарного хвилеводного електрода як сегментованого мікрохвильового електрода, продуктивність модулятора може бути додатково покращена.
Крім того, реалізація інтегрованого корпусу модуляторного чіпа та гетерогенної інтеграції на чіпі з лазерами, детекторами та іншими пристроями є одночасно можливістю та викликом для майбутнього розвитку тонкоплівкових модуляторів на основі ніобату літію. Тонкоплівковий електрооптичний модулятор на основі ніобату літію відіграватиме важливішу роль у мікрохвильовій фотонній техніці, оптичному зв'язку та інших галузях.
Час публікації: 07 квітня 2025 р.