ოპტიკური მოდულატორის ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი თვისება მისი მოდულაციის სიჩქარე ანუ გამტარობაა, რომელიც მინიმუმ ისეთივე სწრაფი უნდა იყოს, როგორც არსებული ელექტრონიკა. 90 ნმ სილიციუმის ტექნოლოგიაში უკვე დემონსტრირებულია ტრანზისტორები, რომელთა ტრანზიტული სიხშირეები 100 გჰც-ზე მეტია და სიჩქარე კიდევ უფრო გაიზრდება მინიმალური მახასიათებლის ზომის შემცირებასთან ერთად [1]. თუმცა, თანამედროვე სილიციუმზე დაფუძნებული მოდულატორების გამტარობა შეზღუდულია. სილიციუმს არ გააჩნია χ(2)-არაწრფივობა მისი ცენტროსიმეტრიული კრისტალური სტრუქტურის გამო. დაძაბული სილიციუმის გამოყენებამ უკვე გამოიწვია საინტერესო შედეგები [2], მაგრამ არაწრფივობა ჯერ კიდევ არ იძლევა პრაქტიკული მოწყობილობების გამოყენების საშუალებას. ამიტომ, თანამედროვე სილიციუმის ფოტონური მოდულატორები კვლავ ეყრდნობიან თავისუფალი მატარებლის დისპერსიას pn ან pin შეერთებებში [3–5]. ნაჩვენებია, რომ წინ მიმართული შეერთებები ავლენენ ძაბვა-სიგრძის ნამრავლს, რომელიც ისეთივე დაბალია, როგორც VπL = 0.36 V მმ, მაგრამ მოდულაციის სიჩქარე შეზღუდულია უმცირესობის მატარებლების დინამიკით. მიუხედავად ამისა, ელექტრული სიგნალის წინასწარი აქცენტირების დახმარებით გენერირებული იქნა 10 გბიტ/წმ მონაცემთა გადაცემის სიჩქარე [4]. უკუპროპორციული შეერთებების გამოყენებით, გამტარობა გაიზარდა დაახლოებით 30 გჰც-მდე [5,6], მაგრამ ძაბვის სიგრძის ნამრავლი გაიზარდა VπL = 40 ვ მმ-მდე. სამწუხაროდ, ასეთი პლაზმური ეფექტის ფაზური მოდულატორები ასევე წარმოქმნიან არასასურველ ინტენსივობის მოდულაციას [7] და ისინი არაწრფივად რეაგირებენ გამოყენებულ ძაბვაზე. თუმცა, QAM-ის მსგავსი მოწინავე მოდულაციის ფორმატები მოითხოვს წრფივ რეაქციას და სუფთა ფაზურ მოდულაციას, რაც განსაკუთრებით სასურველს ხდის ელექტროოპტიკური ეფექტის (პოკელის ეფექტი [8]) გამოყენებას.
2. SOH მიდგომა
ცოტა ხნის წინ შემოთავაზებული იქნა სილიციუმ-ორგანული ჰიბრიდის (SOH) მიდგომა [9–12]. SOH მოდულატორის მაგალითი ნაჩვენებია ნახ. 1(ა)-ში. იგი შედგება ჭრილის ტალღის გამტარისგან, რომელიც წარმართავს ოპტიკურ ველს და ორი სილიციუმის ზოლისგან, რომლებიც ელექტრულად აკავშირებენ ოპტიკურ ტალღის გამტარს მეტალის ელექტროდებთან. ელექტროდები განლაგებულია ოპტიკური მოდალური ველის გარეთ, რათა თავიდან იქნას აცილებული ოპტიკური დანაკარგები [13], ნახ. 1(ბ). მოწყობილობა დაფარულია ელექტროოპტიკური ორგანული მასალით, რომელიც თანაბრად ავსებს ჭრილს. მოდულირების ძაბვა მეტალის ელექტრო ტალღის გამტარს გადააქვს და ჭრილზე ეცემა გამტარი სილიციუმის ზოლების წყალობით. შედეგად მიღებული ელექტრული ველი შემდეგ ცვლის ჭრილში გარდატეხის ინდექსს ულტრასწრაფი ელექტროოპტიკური ეფექტის მეშვეობით. რადგან ჭრილის სიგანე დაახლოებით 100 ნმ-ია, რამდენიმე ვოლტი საკმარისია ძალიან ძლიერი მოდულირების ველების გენერირებისთვის, რომლებიც უმეტესი მასალების დიელექტრიკული სიმტკიცის სიდიდის რიგის მიხედვითაა. სტრუქტურას აქვს მაღალი მოდულაციის ეფექტურობა, რადგან როგორც მოდულირების, ასევე ოპტიკური ველები კონცენტრირებულია ჭრილის შიგნით, ნახ. 1(ბ) [14]. მართლაც, SOH მოდულატორების პირველი იმპლემენტაციები სუბვოლტიანი მუშაობით [11] უკვე ნაჩვენებია და ნაჩვენებია სინუსოიდური მოდულაცია 40 გჰც-მდე [15,16]. თუმცა, დაბალი ძაბვის მაღალსიჩქარიანი SOH მოდულატორების შექმნისას გამოწვევა მაღალი გამტარობის შემაერთებელი ზოლის შექმნაა. ეკვივალენტურ წრედში ჭრილი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს კონდენსატორით C, ხოლო გამტარი ზოლები რეზისტორებით R, ნახ. 1(ბ). შესაბამისი RC დროის მუდმივა განსაზღვრავს მოწყობილობის გამტარობას [10,14,17,18]. წინააღმდეგობის R შესამცირებლად, შემოთავაზებულია სილიკონის ზოლების დოპირება [10,14]. მიუხედავად იმისა, რომ დოპირება ზრდის სილიკონის ზოლების გამტარობას (და შესაბამისად, ზრდის ოპტიკურ დანაკარგებს), დამატებითი დანაკარგის ჯარიმა იხდით, რადგან ელექტრონების მობილურობა შეფერხებულია მინარევების გაფანტვით [10,14,19]. უფრო მეტიც, წარმოების უახლესმა მცდელობებმა მოულოდნელად დაბალი გამტარობა აჩვენა.
ჩინეთის „სილიკონის ველში“ - პეკინ ჩჟონგუანცუნში მდებარე „პეკინ როფეა ოპტოელექტრონიქსის კომპანია“ მაღალტექნოლოგიური საწარმოა, რომელიც ემსახურება როგორც ადგილობრივ, ასევე უცხოურ კვლევით დაწესებულებებს, კვლევით ინსტიტუტებს, უნივერსიტეტებსა და საწარმოო სამეცნიერო-კვლევით პერსონალს. ჩვენი კომპანია ძირითადად დაკავებულია ოპტოელექტრონული პროდუქტების დამოუკიდებელი კვლევით და განვითარებით, დიზაინით, წარმოებით, გაყიდვებით და სთავაზობს ინოვაციურ გადაწყვეტილებებს და პროფესიონალურ, პერსონალიზებულ მომსახურებას სამეცნიერო მკვლევარებისა და სამრეწველო ინჟინრებისთვის. მრავალწლიანი დამოუკიდებელი ინოვაციების შემდეგ, მან შექმნა ფოტოელექტრული პროდუქტების მდიდარი და სრულყოფილი სერია, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება მუნიციპალურ, სამხედრო, სატრანსპორტო, ელექტროენერგიის, ფინანსების, განათლების, სამედიცინო და სხვა ინდუსტრიებში.
ჩვენ მოუთმენლად ველით თქვენთან თანამშრომლობას!
გამოქვეყნების დრო: 29 მარტი, 2023