ഉയർന്ന സംയോജിത നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ

ഉയർന്ന രേഖീയതഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്റർഒപ്പം മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോൺ ആപ്ലിക്കേഷനും
ആശയവിനിമയ സംവിധാനങ്ങളുടെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ആവശ്യകതകൾക്കൊപ്പം, സിഗ്നലുകളുടെ പ്രക്ഷേപണ കാര്യക്ഷമത കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന്, പൂരക നേട്ടങ്ങൾ കൈവരിക്കുന്നതിന് ആളുകൾ ഫോട്ടോണുകളും ഇലക്ട്രോണുകളും സംയോജിപ്പിക്കും, കൂടാതെ മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക്സ് ജനിക്കും. വൈദ്യുതിയെ പ്രകാശത്തിലേക്ക് മാറ്റുന്നതിന് ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്റർ ആവശ്യമാണ്മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണിക് സിസ്റ്റങ്ങൾ, കൂടാതെ ഈ പ്രധാന ഘട്ടം സാധാരണയായി മുഴുവൻ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെയും പ്രകടനത്തെ നിർണ്ണയിക്കുന്നു. റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസി സിഗ്നലിനെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡൊമെയ്‌നിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നത് ഒരു അനലോഗ് സിഗ്നൽ പ്രക്രിയയാണ്, സാധാരണമാണ്ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്ററുകൾഅന്തർലീനമായ രേഖീയത ഇല്ല, പരിവർത്തന പ്രക്രിയയിൽ ഗുരുതരമായ സിഗ്നൽ വികലതയുണ്ട്. ഏകദേശ ലീനിയർ മോഡുലേഷൻ നേടുന്നതിന്, മോഡുലേറ്ററിൻ്റെ പ്രവർത്തന പോയിൻ്റ് സാധാരണയായി ഓർത്തോഗണൽ ബയസ് പോയിൻ്റിൽ ഉറപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, പക്ഷേ മോഡുലേറ്ററിൻ്റെ രേഖീയതയ്ക്കായി മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോൺ ലിങ്കിൻ്റെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റാൻ ഇതിന് കഴിയില്ല. ഉയർന്ന രേഖീയതയുള്ള ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകൾ അടിയന്തിരമായി ആവശ്യമാണ്.

സിലിക്കൺ മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഹൈ-സ്പീഡ് റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്‌സ് മോഡുലേഷൻ സാധാരണയായി ഫ്രീ കാരിയർ പ്ലാസ്മ ഡിസ്‌പേഴ്‌ഷൻ (എഫ്‌സിഡി) ഇഫക്റ്റ് വഴിയാണ് നേടുന്നത്. എഫ്‌സിഡി ഇഫക്റ്റും പിഎൻ ജംഗ്ഷൻ മോഡുലേഷനും നോൺ ലീനിയർ ആണ്, ഇത് സിലിക്കൺ മോഡുലേറ്ററിനെ ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മോഡുലേറ്ററിനേക്കാൾ ലീനിയർ ആക്കുന്നു. ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് വസ്തുക്കൾ മികച്ചതാണ്ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേഷൻഅവയുടെ പക്കർ ഇഫക്റ്റ് കാരണം ഗുണങ്ങൾ. അതേ സമയം, ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മെറ്റീരിയലിന് വലിയ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്, നല്ല മോഡുലേഷൻ സവിശേഷതകൾ, കുറഞ്ഞ നഷ്ടം, എളുപ്പമുള്ള സംയോജനം, അർദ്ധചാലക പ്രക്രിയയുമായി പൊരുത്തപ്പെടൽ, ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്റർ നിർമ്മിക്കാൻ നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഉപയോഗം, സിലിക്കണുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങളുണ്ട്. ഏതാണ്ട് "ഷോർട്ട് പ്ലേറ്റ്" ഇല്ല, മാത്രമല്ല ഉയർന്ന രേഖീയത കൈവരിക്കാനും. ഇൻസുലേറ്ററിലുള്ള തിൻ ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് (LNOI) ഇലക്‌ട്രോ-ഒപ്‌റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ ഒരു നല്ല വികസന ദിശയായി മാറിയിരിക്കുന്നു. നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മെറ്റീരിയൽ തയ്യാറാക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെയും വേവ്‌ഗൈഡ് എച്ചിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെയും വികാസത്തോടെ, ഉയർന്ന പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമതയും ഉയർന്ന സംയോജനവും ഉയർന്ന ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഇലക്‌ട്രോ-ഒപ്‌റ്റിക് മോഡുലേറ്ററാണ് അന്താരാഷ്ട്ര അക്കാദമിക, വ്യവസായ മേഖലയായി മാറിയത്.

നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റിൻ്റെ സവിശേഷതകൾ
യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സിൽ ഡിഎപി എആർ പ്ലാനിംഗ് ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഇനിപ്പറയുന്ന വിലയിരുത്തൽ നടത്തി: ഇലക്ട്രോണിക് വിപ്ലവത്തിൻ്റെ കേന്ദ്രം അത് സാധ്യമാക്കുന്ന സിലിക്കൺ മെറ്റീരിയലിൻ്റെ പേരാണെങ്കിൽ, ഫോട്ടോണിക്സ് വിപ്ലവത്തിൻ്റെ ജന്മസ്ഥലം ലിഥിയം നിയോബേറ്റിൻ്റെ പേരാകാൻ സാധ്യതയുണ്ട്. . ഒപ്‌റ്റിക്‌സ് മേഖലയിലെ സിലിക്കൺ പദാർത്ഥങ്ങളെപ്പോലെ ഇലക്‌ട്രോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്‌റ്റ്, അക്കോസ്‌റ്റോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്‌റ്റ്, പീസോ ഇലക്‌ട്രിക് ഇഫക്‌റ്റ്, തെർമോഇലക്‌ട്രിക് ഇഫക്‌റ്റ്, ഫോട്ടോറിഫ്രാക്‌റ്റീവ് ഇഫക്‌റ്റ് എന്നിവ ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഒന്നിൽ സമന്വയിപ്പിക്കുന്നു എന്നതാണ് ഇതിന് കാരണം.

ഒപ്റ്റിക്കൽ ട്രാൻസ്മിഷൻ സ്വഭാവസവിശേഷതകളുടെ കാര്യത്തിൽ, സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന 1550nm ബാൻഡിലെ പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിനാൽ ഇൻപി മെറ്റീരിയലിന് ഏറ്റവും വലിയ ഓൺ-ചിപ്പ് ട്രാൻസ്മിഷൻ നഷ്ടമുണ്ട്. SiO2, സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡ് എന്നിവയ്ക്ക് മികച്ച പ്രക്ഷേപണ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉണ്ട്, നഷ്ടം ~ 0.01dB/cm ലെവലിൽ എത്താം; നിലവിൽ, നേർത്ത-ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് വേവ്‌ഗൈഡിൻ്റെ വേവ്‌ഗൈഡ് നഷ്ടം 0.03dB/cm ലെവലിൽ എത്താം, കൂടാതെ നേർത്ത-ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് വേവ്‌ഗൈഡിൻ്റെ നഷ്ടം സാങ്കേതിക തലത്തിൻ്റെ തുടർച്ചയായ മെച്ചപ്പെടുത്തലിനൊപ്പം കുറയാൻ സാധ്യതയുണ്ട്. ഭാവി. അതിനാൽ, പ്രകാശസംശ്ലേഷണ പാത, ഷണ്ട്, മൈക്രോറിംഗ് തുടങ്ങിയ നിഷ്ക്രിയ പ്രകാശ ഘടനകൾക്ക് നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മെറ്റീരിയൽ മികച്ച പ്രകടനം കാണിക്കും.

പ്രകാശ ഉൽപാദനത്തിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, ഇൻപിക്ക് മാത്രമേ നേരിട്ട് പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കാനുള്ള കഴിവുള്ളൂ; അതിനാൽ, മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണുകളുടെ പ്രയോഗത്തിന്, ബാക്ക്‌ലോഡിംഗ് വെൽഡിങ്ങ് അല്ലെങ്കിൽ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ച വഴി എൽഎൻഒഐ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഫോട്ടോണിക് ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ചിപ്പിൽ ഇൻപി അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് അവതരിപ്പിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. ലൈറ്റ് മോഡുലേഷൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മെറ്റീരിയലിന് വലിയ മോഡുലേഷൻ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്, കുറഞ്ഞ അർദ്ധ-തരംഗ വോൾട്ടേജ്, ഇൻപി, എസ്ഐ എന്നിവയേക്കാൾ കുറഞ്ഞ പ്രസരണ നഷ്ടം നേടാൻ എളുപ്പമാണെന്ന് മുകളിൽ ഊന്നിപ്പറഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. കൂടാതെ, എല്ലാ മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോൺ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേഷൻ്റെ ഉയർന്ന രേഖീയത അത്യാവശ്യമാണ്.

ഒപ്റ്റിക്കൽ റൂട്ടിംഗിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ പ്രതികരണം, എൽഎൻഒഐ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ സ്വിച്ചിനെ ഹൈ-സ്പീഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ റൂട്ടിംഗ് സ്വിച്ചിംഗ് പ്രാപ്തമാക്കുന്നു, മാത്രമല്ല അത്തരം അതിവേഗ സ്വിച്ചിംഗിൻ്റെ വൈദ്യുതി ഉപഭോഗവും വളരെ കുറവാണ്. സംയോജിത മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോൺ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ സാധാരണ പ്രയോഗത്തിന്, ഒപ്റ്റിക്കലി നിയന്ത്രിത ബീംഫോർമിംഗ് ചിപ്പിന് ഫാസ്റ്റ് ബീം സ്കാനിംഗിൻ്റെ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി അതിവേഗ സ്വിച്ചിംഗ് കഴിവുണ്ട്, കൂടാതെ അൾട്രാ ലോ പവർ ഉപഭോഗത്തിൻ്റെ സവിശേഷതകൾ വലിയ ആവശ്യകതകളോട് നന്നായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. -സ്കെയിൽ ഘട്ടം ഘട്ടമായുള്ള അറേ സിസ്റ്റം. ഇൻപി അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ സ്വിച്ചിന് ഹൈ-സ്പീഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ പാത്ത് സ്വിച്ചിംഗും തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയുമെങ്കിലും, അത് വലിയ ശബ്ദമുണ്ടാക്കും, പ്രത്യേകിച്ചും മൾട്ടി ലെവൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ സ്വിച്ച് കാസ്കേഡ് ചെയ്യുമ്പോൾ, നോയ്‌സ് കോഫിഫിഷ്യൻ്റ് ഗുരുതരമായി വഷളാകും. സിലിക്കൺ, SiO2, സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡ് മെറ്റീരിയലുകൾ എന്നിവയ്ക്ക് തെർമോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റ് അല്ലെങ്കിൽ കാരിയർ ഡിസ്പർഷൻ ഇഫക്റ്റ് വഴി മാത്രമേ ഒപ്റ്റിക്കൽ പാതകൾ മാറാൻ കഴിയൂ, ഇതിന് ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ഉപഭോഗവും വേഗത കുറഞ്ഞ സ്വിച്ചിംഗ് വേഗതയും ദോഷങ്ങളുമുണ്ട്. ഘട്ടം ഘട്ടമായുള്ള ശ്രേണിയുടെ വലുപ്പം വലുതായിരിക്കുമ്പോൾ, അതിന് വൈദ്യുതി ഉപഭോഗത്തിൻ്റെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റാൻ കഴിയില്ല.

ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, ദിഅർദ്ധചാലക ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർ (SOA) വാണിജ്യപരമായ ഉപയോഗത്തിനായി InP അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളത് പക്വത പ്രാപിച്ചിരിക്കുന്നു, പക്ഷേ ഇതിന് ഉയർന്ന ശബ്ദ ഗുണകവും കുറഞ്ഞ സാച്ചുറേഷൻ ഔട്ട്പുട്ട് പവറും ഉണ്ട്, ഇത് മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണുകളുടെ പ്രയോഗത്തിന് അനുയോജ്യമല്ല. പീരിയോഡിക് ആക്റ്റിവേഷനും ഇൻവേർഷനും അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള നേർത്ത-ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് വേവ്ഗൈഡിൻ്റെ പാരാമെട്രിക് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ പ്രക്രിയയ്ക്ക് കുറഞ്ഞ ശബ്‌ദവും ഉയർന്ന പവർ ഓൺ-ചിപ്പ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫിക്കേഷനും നേടാൻ കഴിയും, ഇത് ഓൺ-ചിപ്പ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫിക്കേഷനായി സംയോജിത മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോൺ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റും.

ലൈറ്റ് ഡിറ്റക്ഷൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന് 1550 nm ബാൻഡിൽ പ്രകാശത്തിലേക്ക് നല്ല പ്രക്ഷേപണ സ്വഭാവമുണ്ട്. ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പരിവർത്തനത്തിൻ്റെ പ്രവർത്തനം തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയില്ല, അതിനാൽ മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോൺ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക്, ചിപ്പിലെ ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പരിവർത്തനത്തിൻ്റെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി. ബാക്ക്‌ലോഡിംഗ് വെൽഡിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഗ്രോത്ത് വഴി LNOI അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഫോട്ടോണിക് ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് ചിപ്പുകളിൽ InGaAs അല്ലെങ്കിൽ Ge-Si ഡിറ്റക്ഷൻ യൂണിറ്റുകൾ അവതരിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന കാര്യത്തിൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ തന്നെ SiO2 മെറ്റീരിയലായതിനാൽ, SiO2 വേവ്ഗൈഡിൻ്റെ മോഡ് ഫീൽഡിന് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിൻ്റെ മോഡ് ഫീൽഡുമായി ഏറ്റവും ഉയർന്ന മാച്ചിംഗ് ഡിഗ്രി ഉണ്ട്, ഒപ്പം കപ്ലിംഗ് ഏറ്റവും സൗകര്യപ്രദവുമാണ്. നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റിൻ്റെ ശക്തമായി നിയന്ത്രിത വേവ്ഗൈഡിൻ്റെ മോഡ് ഫീൽഡ് വ്യാസം ഏകദേശം 1μm ആണ്, ഇത് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിൻ്റെ മോഡ് ഫീൽഡിൽ നിന്ന് തികച്ചും വ്യത്യസ്തമാണ്, അതിനാൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിൻ്റെ മോഡ് ഫീൽഡുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നതിന് ശരിയായ മോഡ് സ്പോട്ട് ട്രാൻസ്ഫോർമേഷൻ നടത്തണം.

സംയോജനത്തിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, വിവിധ വസ്തുക്കൾക്ക് ഉയർന്ന സംയോജന സാധ്യതയുണ്ടോ എന്നത് പ്രധാനമായും വേവ്ഗൈഡിൻ്റെ വളയുന്ന ആരത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു (വേവ്ഗൈഡ് മോഡ് ഫീൽഡിൻ്റെ പരിമിതി ബാധിക്കുന്നു). ശക്തമായി നിയന്ത്രിത വേവ്ഗൈഡ് ഒരു ചെറിയ ബെൻഡിംഗ് റേഡിയസ് അനുവദിക്കുന്നു, ഇത് ഉയർന്ന സംയോജനത്തിൻ്റെ സാക്ഷാത്കാരത്തിന് കൂടുതൽ സഹായകമാണ്. അതിനാൽ, നേർത്ത-ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് വേവ്ഗൈഡുകൾക്ക് ഉയർന്ന സംയോജനം കൈവരിക്കാനുള്ള കഴിവുണ്ട്. അതിനാൽ, നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റിൻ്റെ രൂപം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മെറ്റീരിയലിന് യഥാർത്ഥത്തിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ "സിലിക്കൺ" എന്ന പങ്ക് വഹിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. മൈക്രോവേവ് ഫോട്ടോണുകളുടെ പ്രയോഗത്തിന്, നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റിൻ്റെ ഗുണങ്ങൾ കൂടുതൽ വ്യക്തമാണ്.