Salah satu sifat terpenting dari modulator optik adalah kecepatan modulasi atau bandwidth-nya, yang setidaknya harus secepat elektronik yang tersedia. Transistor yang memiliki frekuensi transisi jauh di atas 100 GHz telah didemonstrasikan dalam teknologi silikon 90 nm, dan kecepatannya akan semakin meningkat seiring dengan pengurangan ukuran fitur minimum [1]. Namun, bandwidth modulator berbasis silikon saat ini terbatas. Silikon tidak memiliki nonlinieritas χ(2) karena struktur kristal simetris pusatnya. Penggunaan silikon yang mengalami regangan telah menghasilkan hasil yang menarik [2], tetapi nonlinieritas tersebut belum memungkinkan untuk perangkat praktis. Oleh karena itu, modulator fotonik silikon canggih masih bergantung pada dispersi pembawa bebas dalam sambungan pn atau pin [3–5]. Sambungan bias maju telah terbukti menunjukkan produk tegangan-panjang serendah VπL = 0,36 V mm, tetapi kecepatan modulasi dibatasi oleh dinamika pembawa minoritas. Namun, laju data 10 Gbit/s telah dihasilkan dengan bantuan pre-emphasis sinyal listrik [4]. Dengan menggunakan sambungan bias terbalik, bandwidth telah ditingkatkan menjadi sekitar 30 GHz [5,6], tetapi produk tegangan-panjang meningkat menjadi VπL = 40 V mm. Sayangnya, modulator fase efek plasma tersebut juga menghasilkan modulasi intensitas yang tidak diinginkan [7], dan mereka merespons secara nonlinier terhadap tegangan yang diterapkan. Format modulasi canggih seperti QAM, bagaimanapun, membutuhkan respons linier dan modulasi fase murni, sehingga pemanfaatan efek elektro-optik (efek Pockels [8]) menjadi sangat diinginkan.
2. Pendekatan SOH
Baru-baru ini, pendekatan hibrida silikon-organik (SOH) telah diusulkan [9–12]. Contoh modulator SOH ditunjukkan pada Gambar 1(a). Modulator ini terdiri dari pandu gelombang celah yang memandu medan optik, dan dua strip silikon yang secara elektrik menghubungkan pandu gelombang optik ke elektroda logam. Elektroda terletak di luar medan modal optik untuk menghindari kehilangan optik [13], Gambar 1(b). Perangkat ini dilapisi dengan material organik elektro-optik yang secara seragam mengisi celah. Tegangan modulasi dibawa oleh pandu gelombang listrik logam dan menurun di sepanjang celah berkat strip silikon konduktif. Medan listrik yang dihasilkan kemudian mengubah indeks bias di dalam celah melalui efek elektro-optik ultra-cepat. Karena celah memiliki lebar sekitar 100 nm, beberapa volt sudah cukup untuk menghasilkan medan modulasi yang sangat kuat yang besarnya sebanding dengan kekuatan dielektrik sebagian besar material. Struktur ini memiliki efisiensi modulasi yang tinggi karena medan modulasi dan medan optik terkonsentrasi di dalam slot, Gambar 1(b) [14]. Memang, implementasi pertama modulator SOH dengan operasi sub-volt [11] telah ditunjukkan, dan modulasi sinusoidal hingga 40 GHz telah didemonstrasikan [15,16]. Namun, tantangan dalam membangun modulator SOH berkecepatan tinggi tegangan rendah adalah menciptakan strip penghubung yang sangat konduktif. Dalam rangkaian ekivalen, slot dapat diwakili oleh kapasitor C dan strip konduktif oleh resistor R, Gambar 1(b). Konstanta waktu RC yang sesuai menentukan bandwidth perangkat [10,14,17,18]. Untuk mengurangi resistansi R, telah disarankan untuk mendoping strip silikon [10,14]. Meskipun pendopingan meningkatkan konduktivitas strip silikon (dan karenanya meningkatkan kerugian optik), kita harus membayar penalti kerugian tambahan karena mobilitas elektron terganggu oleh hamburan pengotor [10,14,19]. Selain itu, upaya fabrikasi terbaru menunjukkan konduktivitas yang sangat rendah di luar dugaan.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., yang berlokasi di “Lembah Silikon” Tiongkok – Beijing Zhongguancun, adalah perusahaan teknologi tinggi yang berdedikasi untuk melayani lembaga penelitian, institut penelitian, universitas, dan personel penelitian ilmiah perusahaan baik di dalam maupun luar negeri. Perusahaan kami terutama bergerak dalam penelitian dan pengembangan independen, desain, manufaktur, dan penjualan produk optoelektronik, serta menyediakan solusi inovatif dan layanan profesional dan personal untuk para peneliti ilmiah dan insinyur industri. Setelah bertahun-tahun berinovasi secara independen, perusahaan telah membentuk serangkaian produk fotolistrik yang kaya dan sempurna, yang banyak digunakan di berbagai industri seperti pemerintahan kota, militer, transportasi, tenaga listrik, keuangan, pendidikan, medis, dan lainnya.
Kami menantikan kerja sama dengan Anda!
Waktu posting: 29 Maret 2023