یکی از مهمترین خواص یک مدولاتور نوری، سرعت مدولاسیون یا پهنای باند آن است که باید حداقل به سرعت قطعات الکترونیکی موجود باشد. ترانزیستورهایی با فرکانس‌های عبوری بسیار بالاتر از 100 گیگاهرتز قبلاً در فناوری سیلیکون 90 نانومتری نشان داده شده‌اند و با کاهش حداقل اندازه ویژگی، سرعت بیشتر افزایش می‌یابد [1]. با این حال، پهنای باند مدولاتورهای مبتنی بر سیلیکون امروزی محدود است. سیلیکون به دلیل ساختار کریستالی متقارن مرکزی خود، دارای χ(2)-غیرخطی نیست. استفاده از سیلیکون کرنش یافته منجر به نتایج جالبی شده است [2]، اما غیرخطی بودن‌ها هنوز امکان استفاده از دستگاه‌های عملی را فراهم نمی‌کنند. بنابراین، مدولاتورهای فوتونی سیلیکونی پیشرفته هنوز به پراکندگی حامل‌های آزاد در اتصالات pn یا پین متکی هستند [3-5]. نشان داده شده است که اتصالات بایاس مستقیم، حاصلضرب ولتاژ-طول را به کمی VπL = 0.36 V mm نشان می‌دهند، اما سرعت مدولاسیون توسط دینامیک حامل‌های اقلیت محدود می‌شود. با این حال، نرخ داده 10 گیگابیت بر ثانیه با کمک پیش‌تأکید سیگنال الکتریکی تولید شده است [4]. با استفاده از اتصالات بایاس معکوس، پهنای باند به حدود 30 گیگاهرتز افزایش یافته است [5،6]، اما حاصلضرب طول ولتاژ به VπL = 40 V mm افزایش یافته است. متأسفانه، چنین مدولاتورهای فاز اثر پلاسما نیز مدولاسیون شدت نامطلوبی ایجاد می‌کنند [7] و به صورت غیرخطی به ولتاژ اعمال شده پاسخ می‌دهند. با این حال، قالب‌های مدولاسیون پیشرفته مانند QAM به پاسخ خطی و مدولاسیون فاز خالص نیاز دارند، که بهره‌برداری از اثر الکترواپتیکی (اثر پاکلز [8]) را به ویژه مطلوب می‌کند.
۲. رویکرد SOH
اخیراً، رویکرد هیبرید سیلیکون-آلی (SOH) پیشنهاد شده است [9-12]. نمونه‌ای از یک مدولاتور SOH در شکل 1(a) نشان داده شده است. این مدولاتور شامل یک موجبر شکافی است که میدان نوری را هدایت می‌کند و دو نوار سیلیکونی که موجبر نوری را به صورت الکتریکی به الکترودهای فلزی متصل می‌کنند. الکترودها در خارج از میدان مودال نوری قرار گرفته‌اند تا از تلفات نوری جلوگیری شود [13]، شکل 1(b). این دستگاه با یک ماده آلی الکترواپتیکی پوشش داده شده است که به طور یکنواخت شکاف را پر می‌کند. ولتاژ مدولاسیون توسط موجبر الکتریکی فلزی حمل می‌شود و به لطف نوارهای سیلیکونی رسانا در سراسر شکاف افت می‌کند. سپس میدان الکتریکی حاصل، ضریب شکست در شکاف را از طریق اثر الکترواپتیکی فوق سریع تغییر می‌دهد. از آنجایی که شکاف دارای عرضی در حدود 100 نانومتر است، چند ولت برای تولید میدان‌های مدولاسیون بسیار قوی که در مرتبه بزرگی قدرت دی‌الکتریک اکثر مواد هستند، کافی است. این ساختار از راندمان مدولاسیون بالایی برخوردار است زیرا هم میدان‌های مدولاسیون و هم میدان‌های نوری در داخل شکاف متمرکز شده‌اند، شکل 1(b) [14]. در واقع، اولین پیاده‌سازی‌های مدولاتورهای SOH با عملکرد زیر ولت [11] قبلاً نشان داده شده است و مدولاسیون سینوسی تا 40 گیگاهرتز نشان داده شده است [15،16]. با این حال، چالش در ساخت مدولاتورهای SOH با ولتاژ پایین و سرعت بالا، ایجاد یک نوار اتصال بسیار رسانا است. در یک مدار معادل، شکاف را می‌توان با یک خازن C و نوارهای رسانا را با مقاومت‌های R نشان داد، شکل 1(b). ثابت زمانی RC مربوطه، پهنای باند دستگاه را تعیین می‌کند [10،14،17،18]. به منظور کاهش مقاومت R، پیشنهاد شده است که نوارهای سیلیکونی را آلایش دهید [10،14]. در حالی که آلایش، رسانایی نوارهای سیلیکونی را افزایش می‌دهد (و بنابراین تلفات نوری را افزایش می‌دهد)، فرد جریمه تلفات اضافی را می‌پردازد زیرا تحرک الکترون توسط پراکندگی ناخالصی مختل می‌شود [10،14،19]. علاوه بر این، جدیدترین تلاش‌های ساخت، رسانایی به طور غیرمنتظره‌ای پایین را نشان داد.
شرکت پکن روفیا اپتوالکترونیک، واقع در "سیلیکون ولی" چین - پکن ژونگ‌گوانکون، یک شرکت فناوری پیشرفته است که به ارائه خدمات به مؤسسات تحقیقاتی داخلی و خارجی، مؤسسات تحقیقاتی، دانشگاه‌ها و پرسنل تحقیقات علمی شرکت‌ها اختصاص دارد. شرکت ما عمدتاً در تحقیق و توسعه، طراحی، تولید و فروش مستقل محصولات اپتوالکترونیک فعالیت دارد و راه‌حل‌های نوآورانه و خدمات حرفه‌ای و شخصی‌سازی‌شده را برای محققان علمی و مهندسان صنایع ارائه می‌دهد. پس از سال‌ها نوآوری مستقل، مجموعه‌ای غنی و بی‌نقص از محصولات فوتوالکتریک را تشکیل داده است که به طور گسترده در صنایع شهری، نظامی، حمل و نقل، برق، امور مالی، آموزش، پزشکی و سایر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم!
زمان ارسال: ۲۹ مارس ۲۰۲۳