یکپارچه بالاتر فیلم نازک لیتیوم نیوبات تعدیل کننده الکترو نوری

خطیتعدیل کننده الکترو نوریو برنامه فوتون مایکروویو
با افزایش نیازهای سیستم های ارتباطی ، به منظور بهبود بیشتر راندمان انتقال سیگنال ها ، افراد برای دستیابی به مزایای مکمل ، فوتون ها و الکترون ها را فیوز می کنند و فوتونیک مایکروویو متولد می شود. تعدیل کننده الکترو نوری برای تبدیل برق به نور لازم استسیستم های فوتونی مایکروویو، و این مرحله کلیدی معمولاً عملکرد کل سیستم را تعیین می کند. از آنجا که تبدیل سیگنال فرکانس رادیویی به دامنه نوری یک فرآیند سیگنال آنالوگ و معمولی استتعدیل کننده های الکترو نوریغیرخطی بودن ذاتی ، تحریف سیگنال جدی در فرآیند تبدیل وجود دارد. به منظور دستیابی به مدولاسیون تقریبی خطی ، نقطه عملیاتی تعدیل کننده معمولاً در نقطه تعصب متعامد ثابت می شود ، اما هنوز هم نمی تواند الزامات پیوند فوتون مایکروویو را برای خطی بودن تعدیل کننده برآورده کند. تعدیل کننده های الکترو نوری با خطی بالا فوراً مورد نیاز هستند.

مدولاسیون شاخص انکسار با سرعت بالا مواد سیلیکون معمولاً با اثر پراکندگی پلاسما حامل آزاد (FCD) حاصل می شود. هر دو اثر FCD و مدولاسیون اتصال PN غیرخطی هستند ، که باعث می شود تعدیل کننده سیلیکون خطی کمتر از تعدیل کننده لیتیوم نیوبات باشد. مواد نیوبات لیتیوم بسیار عالی استمدولاسیون الکترو نوریخواص به دلیل اثر پکر آنها. در عین حال ، مواد لیتیوم نیوبات دارای مزایای پهنای باند بزرگ ، ویژگی های خوب مدولاسیون ، از دست دادن کم ، ادغام آسان و سازگاری با فرآیند نیمه هادی ، استفاده از لیتیوم نیوبات فیلم نازک برای ایجاد تعدیل کننده الکتریکی با کارایی بالا ، در مقایسه با سیلیکون تقریباً هیچ "بشقاب کوتاه" ، بلکه برای دستیابی به خطی بالا نیز هست. فیلم نازک لیتیوم نیوبات (LNOI) تعدیل کننده الکترو نوری در عایق به یک جهت توسعه امیدوار کننده تبدیل شده است. با توسعه فن آوری آماده سازی مواد لیتیوم نیوبات فیلم نازک و فن آوری اچینگ موجبر ، راندمان تبدیل بالا و ادغام بالاتر تعدیل کننده الکترو نوری لیتیوم نیوبات فیلم نازک به حوزه آکادمی و صنعت بین المللی تبدیل شده است.

ویژگی های فیلم نازک لیتیوم نیوبات
در ایالات متحده برنامه ریزی DAP AR ارزیابی زیر از مواد لیتیوم نیوبات را انجام داده است: اگر مرکز انقلاب الکترونیکی به عنوان مواد سیلیکونی که امکان پذیر است ، نامگذاری شده است ، احتمالاً زادگاه انقلاب فوتونیک به نام لیتیوم نیوبات نامگذاری می شود. این امر به این دلیل است که لیتیوم نیوبات اثر الکترو نوری ، اثر آکوستیک و نوری ، اثر پیزوالکتریک ، اثر ترموالکتریک و اثر نورپردازی را در یک ، درست مانند مواد سیلیکون در زمینه اپتیک ادغام می کند.

از نظر ویژگی های انتقال نوری ، مواد INP به دلیل جذب نور در باند 1550 نانومتری که معمولاً استفاده می شود ، بیشترین از دست دادن انتقال روی تراشه را دارد. نیترید SiO2 و سیلیکون بهترین ویژگی های انتقال را دارند و از دست دادن می تواند به سطح 0.01dB/cm پوند برسد. در حال حاضر ، از بین رفتن موجبر موجبر لیتیوم نیوبات با فیلم نازک می تواند به سطح 0.03db/cm برسد ، و از دست دادن موجبر لیتیوم نیوبات لایتیوم نازک این پتانسیل را دارد که با بهبود مداوم سطح تکنولوژیکی در آینده کاهش یابد. بنابراین ، فیلم نازک لیتیوم نیوبات عملکرد خوبی را برای ساختارهای نوری منفعل مانند مسیر فتوسنتزی ، شنت و ریزگرد نشان می دهد.

از نظر تولید نور ، فقط INP توانایی انتشار مستقیم نور را دارد. بنابراین ، برای استفاده از فوتون های مایکروویو ، لازم است منبع نور مبتنی بر INP را بر روی تراشه یکپارچه فوتونی مبتنی بر LNOI با استفاده از بارگذاری جوشکاری یا رشد اپیتاکسی معرفی کنید. از نظر مدولاسیون نور ، در بالا تأکید شده است که مواد نازک لیتیوم نیوبات برای دستیابی به پهنای باند مدولاسیون بزرگتر ، ولتاژ نیمه موج پایین و از دست دادن انتقال پایین تر از INP و SI آسان تر است. علاوه بر این ، خطی بالای مدولاسیون الکترو نوری از مواد نازک لیتیوم نیوبات برای همه برنامه های فوتون مایکروویو ضروری است.

از نظر مسیریابی نوری ، پاسخ الکترو نوری با سرعت بالا مواد نازک لیتیوم نیوبات باعث می شود که سوئیچ نوری مبتنی بر LNOI قادر به سوئیچینگ مسیریابی نوری با سرعت بالا باشد و مصرف برق چنین سوئیچینگ با سرعت بالا نیز بسیار کم است. برای کاربرد معمولی فناوری فوتون مایکروویو یکپارچه ، تراشه پرتوی کنترل شده نوری توانایی سوئیچینگ با سرعت بالا را برای پاسخگویی به نیازهای اسکن پرتو سریع دارد و ویژگی های مصرف انرژی فوق العاده کم به خوبی با نیازهای دقیق سیستم آرایه در مقیاس بزرگ سازگار است. اگرچه سوئیچ نوری مبتنی بر INP همچنین می تواند سوئیچینگ مسیر نوری با سرعت بالا را تحقق بخشد ، اما سر و صدای بزرگی را معرفی می کند ، به خصوص هنگامی که سوئیچ نوری چند سطحی آبشار است ، ضریب نویز به طور جدی رو به زوال خواهد بود. مواد نیترید سیلیکون ، SiO2 و سیلیکون فقط می توانند مسیرهای نوری را از طریق اثر حرارتی نوری یا اثر پراکندگی حامل تغییر دهند ، که دارای مضرات مصرف انرژی بالا و سرعت سوئیچینگ آهسته است. هنگامی که اندازه آرایه آرایه فاز بزرگ است ، نمی تواند نیازهای مصرف برق را برآورده کند.

از نظر تقویت نوری ،تقویت کننده نوری نیمه هادی (سعید) بر اساس INP برای استفاده تجاری بالغ شده است ، اما دارای ضریب ضریب سر و صدای زیاد و قدرت خروجی اشباع کم است که این امر برای کاربرد فوتون های مایکروویو مساعد نیست. فرآیند تقویت پارامتری موجبر لیتیوم نیوبات با فیلم نازک بر اساس فعال سازی و وارونگی دوره ای می تواند به نویز کم و تقویت نوری روی تراشه بالا برسد ، که به خوبی می تواند نیازهای فناوری فوتون مایکروویو را برای تقویت نوری روی تراشه برآورده کند.

از نظر تشخیص نور ، فیلم نازک لیتیوم نیوبات از ویژگی های انتقال خوبی برای نور در باند 1550 نانومتر برخوردار است. عملکرد تبدیل فوتوالکتریک قابل تحقق نیست ، بنابراین برای کاربردهای فوتون مایکروویو ، به منظور پاسخگویی به نیازهای تبدیل فوتوالکتریک در تراشه. واحدهای تشخیص INGAAS یا GE-SI باید با بارگذاری مجدد جوش یا رشد اپیتاکس در تراشه های یکپارچه فوتونی مبتنی بر LNOI معرفی شوند. از نظر اتصال با فیبر نوری ، زیرا فیبر نوری خود مواد SiO2 است ، میدان حالت موجبر SIO2 دارای بالاترین درجه تطبیق با حالت حالت فیبر نوری است و اتصال راحت ترین است. قطر میدان حالت از موجبر به شدت محدود از فیلم نازک لیتیوم نیوبات در حدود 1μm است که با میدان حالت فیبر نوری کاملاً متفاوت است ، بنابراین برای مطابقت با حالت حالت فیبر نوری باید تغییر شکل نقطه مناسب انجام شود.

از نظر ادغام ، این که آیا مواد مختلف از پتانسیل ادغام بالایی برخوردار هستند ، عمدتاً به شعاع خمش موجبر بستگی دارد (تحت تأثیر محدودیت میدان حالت موجبر). موجبر محدود به شدت محدود شعاع خمشی کوچکتر را فراهم می کند ، که بیشتر برای تحقق ادغام بالا است. بنابراین ، موجبرهای لیتیوم نیوبات لایتیوم نازک پتانسیل دستیابی به ادغام بالا را دارند. بنابراین ، ظاهر فیلم نازک لیتیوم نیوبات این امکان را برای مواد لیتیوم نیوبات فراهم می کند که واقعاً نقش "سیلیکون" نوری را بازی کند. برای استفاده از فوتون های مایکروویو ، مزایای استفاده از فیلم نازک لیتیوم نیوبات آشکارتر است.