നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററിന്റെ ഘടനയെയും പ്രകടനത്തെയും കുറിച്ചുള്ള ആമുഖം

ഘടനയെയും പ്രകടനത്തെയും കുറിച്ചുള്ള ആമുഖംനേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഇലക്ട്രോ ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്റർ
An ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്റർവ്യത്യസ്ത ഘടനകൾ, തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ, നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന്റെ പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകൾ എന്നിവയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതും വിവിധ തരം ലിഥിയം നിയോബേറ്റുകളുടെ സമഗ്രമായ പ്രകടന താരതമ്യംEOM മോഡുലേറ്ററുകൾ, കൂടാതെ ഗവേഷണത്തിന്റെയും പ്രയോഗത്തിന്റെയും വിശകലനംനേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മോഡുലേറ്ററുകൾമറ്റ് മേഖലകളിൽ.

1. നോൺ റെസൊണന്റ് കാവിറ്റി നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മോഡുലേറ്റർ
ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ക്രിസ്റ്റലിന്റെ മികച്ച ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് പ്രഭാവത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ഈ തരം മോഡുലേറ്റർ, ഉയർന്ന വേഗതയിലും ദീർഘദൂരത്തിലും ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയം കൈവരിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന ഉപകരണമാണിത്. മൂന്ന് പ്രധാന ഘടനകളുണ്ട്:
1.1 ട്രാവലിംഗ് വേവ് ഇലക്ട്രോഡ് MZI മോഡുലേറ്റർ: ഇതാണ് ഏറ്റവും സാധാരണമായ ഡിസൈൻ. ഹാർവാർഡ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ലോൺ č ആർ ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പ് 2018 ൽ ആദ്യമായി ഒരു ഉയർന്ന പ്രകടന പതിപ്പ് നേടി, ക്വാർട്സ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള കപ്പാസിറ്റീവ് ലോഡിംഗ് (ഉയർന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് എന്നാൽ സിലിക്കൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നില്ല), സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഹോളോയിംഗിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സിലിക്കൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള അനുയോജ്യത എന്നിവ ഉൾപ്പെടെയുള്ള തുടർന്നുള്ള മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾക്കൊപ്പം, ഉയർന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് (> 67 GHz), ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള സിഗ്നൽ (112 Gbit/s PAM4 പോലുള്ളവ) ട്രാൻസ്മിഷൻ എന്നിവ കൈവരിക്കുന്നു.
1.2 ഫോൾഡിംഗ് MZI മോഡുലേറ്റർ: ഉപകരണത്തിന്റെ വലിപ്പം കുറയ്ക്കുന്നതിനും QSFP-DD പോലുള്ള കോം‌പാക്റ്റ് മൊഡ്യൂളുകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നതിനും, പോളറൈസേഷൻ ട്രീറ്റ്‌മെന്റ്, ക്രോസ് വേവ്‌ഗൈഡ് അല്ലെങ്കിൽ ഇൻ‌വേർട്ടഡ് മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ ഇലക്ട്രോഡുകൾ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ഉപകരണത്തിന്റെ നീളം പകുതിയാക്കി കുറയ്ക്കുകയും 60 GHz ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് നേടുകയും ചെയ്യുന്നു.
1.3 സിംഗിൾ/ഡ്യുവൽ പോളറൈസേഷൻ കോഹെറന്റ് ഓർത്തോഗണൽ (ഐക്യു) മോഡുലേറ്റർ: ട്രാൻസ്മിഷൻ നിരക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഉയർന്ന ഓർഡർ മോഡുലേഷൻ ഫോർമാറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. സൺ യാറ്റ് സെൻ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ കായ് ഗവേഷണ സംഘം 2020 ൽ ആദ്യത്തെ ഓൺ-ചിപ്പ് സിംഗിൾ പോളറൈസേഷൻ ഐക്യു മോഡുലേറ്റർ നേടി. ഭാവിയിൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ഡ്യുവൽ പോളറൈസേഷൻ ഐക്യു മോഡുലേറ്ററിന് മികച്ച പ്രകടനമുണ്ട്, കൂടാതെ ക്വാർട്സ് സബ്സ്ട്രേറ്റിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള പതിപ്പ് 1.96 ടിബിറ്റ്/സെക്കൻഡ് എന്ന സിംഗിൾ വേവ്ലെന്ത് ട്രാൻസ്മിഷൻ നിരക്ക് റെക്കോർഡ് സ്ഥാപിച്ചു.

2. റെസൊണന്റ് കാവിറ്റി ടൈപ്പ് നേർത്ത-ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മോഡുലേറ്റർ
അൾട്രാ ചെറുതും വലുതുമായ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് മോഡുലേറ്ററുകൾ നേടുന്നതിന്, വിവിധ റെസൊണന്റ് കാവിറ്റി ഘടനകൾ ലഭ്യമാണ്:
2.1 ഫോട്ടോണിക് ക്രിസ്റ്റലും (PC) മൈക്രോ റിംഗ് മോഡുലേറ്ററും: റോച്ചസ്റ്റർ സർവകലാശാലയിലെ ലിനിന്റെ ഗവേഷണ സംഘം ആദ്യത്തെ ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ഫോട്ടോണിക് ക്രിസ്റ്റൽ മോഡുലേറ്റർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. കൂടാതെ, സിലിക്കൺ ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഹെറ്റീരിയോളജിക്കൽ ഇന്റഗ്രേഷനും ഹോമോജീനിയസ് ഇന്റഗ്രേഷനും അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള മൈക്രോ റിംഗ് മോഡുലേറ്ററുകളും നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, ഇത് നിരവധി GHz ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് കൈവരിക്കുന്നു.
2.2ബ്രാഗ് ഗ്രേറ്റിംഗ് റെസൊണന്റ് കാവിറ്റി മോഡുലേറ്റർ: ഫാബ്രി പെറോട്ട് (FP) കാവിറ്റി, വേവ്‌ഗൈഡ് ബ്രാഗ് ഗ്രേറ്റിംഗ് (WBG), സ്ലോ ലൈറ്റ് (SL) മോഡുലേറ്റർ എന്നിവ ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. വലുപ്പം, പ്രോസസ്സ് ടോളറൻസുകൾ, പ്രകടനം എന്നിവ സന്തുലിതമാക്കുന്നതിനാണ് ഈ ഘടനകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്, ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു 2 × 2 FP റെസൊണന്റ് കാവിറ്റി മോഡുലേറ്റർ 110 GHz കവിയുന്ന അൾട്രാ ലാർജ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് കൈവരിക്കുന്നു. കപ്പിൾഡ് ബ്രാഗ് ഗ്രേറ്റിംഗിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സ്ലോ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്റർ വർക്കിംഗ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ശ്രേണി വികസിപ്പിക്കുന്നു.

3. വൈവിധ്യമാർന്ന സംയോജിത നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മോഡുലേറ്റർ
സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകളിലെ CMOS സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ അനുയോജ്യതയും ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന്റെ മികച്ച മോഡുലേഷൻ പ്രകടനവും സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിന് മൂന്ന് പ്രധാന സംയോജന രീതികളുണ്ട്:
3.1 ബോണ്ട് തരം വൈവിധ്യമാർന്ന സംയോജനം: ബെൻസോസൈക്ലോബ്യൂട്ടീൻ (BCB) അല്ലെങ്കിൽ സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡുമായി നേരിട്ട് ബന്ധിപ്പിച്ച്, നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഒരു സിലിക്കൺ അല്ലെങ്കിൽ സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡ് പ്ലാറ്റ്‌ഫോമിലേക്ക് മാറ്റുന്നു, ഇത് വേഫർ ലെവൽ, ഉയർന്ന താപനില സ്ഥിരതയുള്ള സംയോജനം എന്നിവ കൈവരിക്കുന്നു. മോഡുലേറ്റർ ഉയർന്ന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് (>70 GHz, 110 GHz-ൽ കൂടുതലാണെങ്കിൽ പോലും) ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള സിഗ്നൽ ട്രാൻസ്മിഷൻ ശേഷി എന്നിവ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു.
3.2 ഡിപ്പോസിഷൻ വേവ്ഗൈഡ് മെറ്റീരിയൽ വൈവിധ്യമാർന്ന സംയോജനം: ഒരു ലോഡ് വേവ്ഗൈഡായി നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റിൽ സിലിക്കൺ അല്ലെങ്കിൽ സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡ് നിക്ഷേപിക്കുന്നതിലൂടെയും കാര്യക്ഷമമായ ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേഷൻ കൈവരിക്കാൻ കഴിയും.
3.3 മൈക്രോ ട്രാൻസ്ഫർ പ്രിന്റിംഗ് (μ TP) വൈവിധ്യമാർന്ന സംയോജനം: സങ്കീർണ്ണമായ പോസ്റ്റ്-പ്രോസസ്സിംഗ് ഒഴിവാക്കിക്കൊണ്ട്, ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള ഉപകരണങ്ങളിലൂടെ ചിപ്പുകളെ ലക്ഷ്യമാക്കി പ്രീഫാബ്രിക്കേറ്റഡ് ഫങ്ഷണൽ ഉപകരണങ്ങളെ കൈമാറുന്ന വലിയ തോതിലുള്ള ഉൽ‌പാദനത്തിന് ഉപയോഗിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന ഒരു സാങ്കേതികവിദ്യയാണിത്. സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡിലും സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകളിലും ഇത് വിജയകരമായി പ്രയോഗിച്ചു, പതിനായിരക്കണക്കിന് GHz ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് കൈവരിക്കുന്നു.

ചുരുക്കത്തിൽ, നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് മോഡുലേറ്ററുകളുടെ സാങ്കേതിക റോഡ്‌മാപ്പ് ഈ ലേഖനം വ്യവസ്ഥാപിതമായി രൂപരേഖ നൽകുന്നു, ഉയർന്ന പ്രകടനവും വലിയ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും നോൺ റെസൊണന്റ് കാവിറ്റി ഘടനകൾ പിന്തുടരുക, മിനിയേച്ചറൈസ്ഡ് റെസൊണന്റ് കാവിറ്റി ഘടനകൾ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുക, പക്വമായ സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഫോട്ടോണിക് പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകളുമായി സംയോജിപ്പിക്കുക എന്നിവ ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. പരമ്പരാഗത മോഡുലേറ്ററുകളുടെ പ്രകടന തടസ്സങ്ങൾ ഭേദിക്കുന്നതിലും അതിവേഗ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയം കൈവരിക്കുന്നതിലും നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് മോഡുലേറ്ററുകളുടെ വലിയ സാധ്യതയും തുടർച്ചയായ പുരോഗതിയും ഇത് പ്രകടമാക്കുന്നു.