Modulator elektro-optik berkinerja tinggi: modulator litium niobate lapisan tipis

Modulator elektro-optik berkinerja tinggi:modulator litium niobat lapisan tipis

Modulator elektro-optik (Modulator EOM) adalah modulator yang dibuat menggunakan efek elektro-optik dari kristal elektro-optik tertentu, yang dapat mengubah sinyal elektronik berkecepatan tinggi dalam perangkat komunikasi menjadi sinyal optik. Ketika kristal elektro-optik dikenakan medan listrik yang diberikan, indeks bias kristal elektro-optik akan berubah, dan karakteristik gelombang optik kristal juga akan berubah sesuai dengan itu, sehingga dapat mewujudkan modulasi amplitudo, fase, dan keadaan polarisasi sinyal optik, dan mengubah sinyal elektronik berkecepatan tinggi dalam perangkat komunikasi menjadi sinyal optik melalui modulasi.

Saat ini, ada tiga jenis utamamodulator elektro-optikdi pasaran: modulator berbasis silikon, modulator indium fosfida, dan modulator film tipisModulator litium niobatDi antara semuanya, silikon tidak memiliki koefisien elektro-optik langsung, kinerjanya lebih umum, hanya cocok untuk produksi modulator modulator transceiver transmisi data jarak pendek, indium fosfida meskipun cocok untuk modul transceiver jaringan komunikasi optik jarak menengah-jauh, tetapi persyaratan proses integrasinya sangat tinggi, biayanya relatif tinggi, aplikasinya tunduk pada batasan tertentu. Sebaliknya, kristal litium niobat tidak hanya kaya akan efek fotolistrik, efek fotorefraksi, efek nonlinier, efek elektro-optik, efek optik akustik, efek piezoelektrik, dan efek termoelektrik sama dengan satu, dan berkat struktur kisi dan struktur cacatnya yang kaya, banyak sifat litium niobat dapat diatur secara besar-besaran oleh komposisi kristal, doping elemen, kontrol keadaan valensi, dll. Dapatkan kinerja fotolistrik yang unggul, seperti koefisien elektro-optik hingga 30,9pm/V, jauh lebih tinggi daripada indium fosfida, dan memiliki efek kicauan kecil (efek kicauan: mengacu pada fenomena bahwa frekuensi dalam pulsa berubah seiring waktu selama proses transmisi pulsa laser. Efek kicauan yang lebih besar menghasilkan rasio sinyal terhadap derau yang lebih rendah dan efek nonlinier), rasio pemadaman yang baik (rasio daya rata-rata dari keadaan "aktif" sinyal ke keadaan "nonaktif"), dan stabilitas perangkat yang unggul. Selain itu, mekanisme kerja modulator litium niobat lapisan tipis berbeda dengan modulator berbasis silikon dan modulator indium fosfida yang menggunakan metode modulasi nonlinier, yang menggunakan efek elektro-optik linier untuk memuat sinyal termodulasi secara elektrik ke pembawa optik, dan laju modulasi terutama ditentukan oleh kinerja elektroda gelombang mikro, sehingga kecepatan modulasi dan linearitas yang lebih tinggi serta konsumsi daya yang lebih rendah dapat dicapai. Berdasarkan hal di atas, litium niobat telah menjadi pilihan ideal untuk persiapan modulator elektro-optik berkinerja tinggi, yang memiliki berbagai aplikasi dalam jaringan komunikasi optik koheren 100G/400G dan pusat data berkecepatan sangat tinggi, dan dapat mencapai jarak transmisi yang jauh lebih dari 100 kilometer.

Litium niobat sebagai bahan subversif dari "revolusi foton", meskipun dibandingkan dengan silikon dan indium fosfida memiliki banyak keunggulan, tetapi sering muncul dalam bentuk bahan massal di perangkat, cahaya terbatas pada pandu gelombang bidang yang dibentuk oleh difusi ion atau pertukaran proton, perbedaan indeks bias biasanya relatif kecil (sekitar 0,02), ukuran perangkat relatif besar. Sulit untuk memenuhi kebutuhan miniaturisasi dan integrasiperangkat optik, dan lini produksinya masih berbeda dari lini proses mikroelektronika sebenarnya, dan ada masalah biaya tinggi, sehingga pembentukan film tipis merupakan arah pengembangan penting untuk litium niobat yang digunakan dalam modulator elektro-optik.