ოპტიკური მოდულატორის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა მისი მოდულაციის სიჩქარე ან გამტარუნარიანობა, რომელიც მინიმუმ ისეთივე სწრაფი უნდა იყოს, როგორც ხელმისაწვდომი ელექტრონიკა. ტრანზისტორები, რომლებსაც აქვთ ტრანზიტის სიხშირე 100 გჰც-ზე ბევრად აღემატება, უკვე ნაჩვენებია 90 ნმ სილიკონის ტექნოლოგიაში და სიჩქარე კიდევ უფრო გაიზრდება, როდესაც ფუნქციის მინიმალური ზომა შემცირდება [1]. თუმცა, დღევანდელი სილიკონზე დაფუძნებული მოდულატორების გამტარუნარიანობა შეზღუდულია. სილიკონს არ გააჩნია χ(2)-არაწრფივობა მისი ცენტრო-სიმეტრიული კრისტალური სტრუქტურის გამო. დაძაბული სილიკონის გამოყენებამ უკვე გამოიწვია საინტერესო შედეგები [2], მაგრამ არაწრფივობა ჯერ კიდევ არ იძლევა პრაქტიკულ მოწყობილობებს. ამიტომ, თანამედროვე სილიკონის ფოტონიკური მოდულატორები კვლავ ეყრდნობიან თავისუფალი გადამზიდავი დისპერსიას pn ან pin შეერთებებში [3–5]. ნაჩვენებია, რომ წინ მიკერძოებული შეერთებები აჩვენებენ ძაბვის სიგრძის პროდუქტს VπL = 0,36 ვმმ, მაგრამ მოდულაციის სიჩქარე შეზღუდულია უმცირესობის მატარებლების დინამიკით. მიუხედავად ამისა, მონაცემთა სიხშირე 10 გბიტი/წმ-ია გენერირებულია ელექტრული სიგნალის წინასწარი აქცენტის დახმარებით [4]. საპირისპირო მიკერძოებული კვანძების გამოყენების ნაცვლად, გამტარუნარიანობა გაიზარდა დაახლოებით 30 გჰც-მდე [5,6], მაგრამ ძაბვის სიგრძის პროდუქტი გაიზარდა VπL = 40 ვმმ-მდე. სამწუხაროდ, ასეთი პლაზმური ეფექტის ფაზის მოდულატორები წარმოქმნიან არასასურველ ინტენსივობის მოდულაციასაც [7] და ისინი არაწრფივად რეაგირებენ დაყენებულ ძაბვაზე. მოდულაციის მოწინავე ფორმატები, როგორიცაა QAM, მოითხოვს, თუმცა, წრფივ პასუხს და სუფთა ფაზის მოდულაციას, რაც განსაკუთრებით სასურველს ხდის ელექტროოპტიკური ეფექტის (Pockels ეფექტი [8]) გამოყენებას.
2. SOH მიდგომა
ცოტა ხნის წინ, შემოთავაზებულია სილიკონ-ორგანული ჰიბრიდული (SOH) მიდგომა [9-12]. SOH მოდულატორის მაგალითი ნაჩვენებია ნახ. 1(a). იგი შედგება სლოტი ტალღის გამტარისაგან, რომელიც ხელმძღვანელობს ოპტიკურ ველს და ორი სილიკონის ზოლი, რომელიც ელექტრული აკავშირებს ოპტიკურ ტალღას მეტალის ელექტროდებთან. ელექტროდები განლაგებულია ოპტიკური მოდალური ველის გარეთ, რათა თავიდან აიცილონ ოპტიკური დანაკარგები [13], სურ. 1(ბ). მოწყობილობა დაფარულია ელექტრო-ოპტიკური ორგანული მასალით, რომელიც ერთნაირად ავსებს ჭრილს. მოდულატორული ძაბვა ხორციელდება მეტალის ელექტრული ტალღის გამტარი საშუალებით და ეცემა ჭრილში გამტარ სილიკონის ზოლების წყალობით. შედეგად მიღებული ელექტრული ველი ცვლის გარდატეხის ინდექსს ჭრილში ულტრა სწრაფი ელექტროოპტიკური ეფექტის მეშვეობით. ვინაიდან სლოტს აქვს 100 ნმ სიგანის ოდენობა, რამდენიმე ვოლტი საკმარისია იმისათვის, რომ წარმოქმნას ძალიან ძლიერი მოდულაციური ველები, რომლებიც უმეტესი მასალების დიელექტრიკული სიძლიერის სიდიდის ზომითაა. სტრუქტურას აქვს მოდულაციის მაღალი ეფექტურობა, რადგან მოდულაციური და ოპტიკური ველი კონცენტრირებულია ჭრილში, ნახ. 1(ბ) [14]. მართლაც, უკვე ნაჩვენებია SOH მოდულატორების პირველი დანერგვა ქვევოლტიანი მუშაობით [11] და ნაჩვენები იყო სინუსოიდური მოდულაცია 40 გჰც-მდე [15,16]. თუმცა, დაბალი ძაბვის მაღალსიჩქარიანი SOH მოდულატორების აგების გამოწვევა არის მაღალი გამტარი დამაკავშირებელი ზოლის შექმნა. ეკვივალენტურ წრეში სლოტი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს C კონდენსატორით და გამტარი ზოლები რეზისტორებით R, ნახ. 1(ბ). შესაბამისი RC დროის მუდმივი განსაზღვრავს მოწყობილობის გამტარუნარიანობას [10,14,17,18]. R წინააღმდეგობის შემცირების მიზნით, შემოთავაზებულია სილიკონის ზოლების დოპინგი [10,14]. მიუხედავად იმისა, რომ დოპინგი ზრდის სილიკონის ზოლების გამტარობას (და, შესაბამისად, ზრდის ოპტიკურ დანაკარგებს), ადამიანი იხდის დამატებით დანაკარგს, რადგან ელექტრონის მობილურობა დარღვეულია მინარევების გაფანტვით [10,14,19]. უფრო მეტიც, დამზადების ბოლო მცდელობებმა აჩვენა მოულოდნელად დაბალი გამტარობა.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. მდებარეობს ჩინეთის "სილიკონის ველში" - Beijing Zhongguancun, არის მაღალტექნოლოგიური საწარმო, რომელიც ემსახურება ადგილობრივ და უცხოურ კვლევით ინსტიტუტებს, კვლევით ინსტიტუტებს, უნივერსიტეტებს და საწარმოთა სამეცნიერო კვლევით პერსონალს. ჩვენი კომპანია ძირითადად დაკავებულია ოპტოელექტრონული პროდუქტების დამოუკიდებელ კვლევებსა და განვითარებაში, დიზაინში, წარმოებაში, რეალიზაციაში და უზრუნველყოფს ინოვაციურ გადაწყვეტილებებს და პროფესიონალურ, პერსონალიზებულ მომსახურებას სამეცნიერო მკვლევარებისთვის და სამრეწველო ინჟინრებისთვის. წლების განმავლობაში დამოუკიდებელი ინოვაციების შემდეგ, მან ჩამოაყალიბა ფოტოელექტრული პროდუქტების მდიდარი და სრულყოფილი სერია, რომელიც ფართოდ გამოიყენება მუნიციპალურ, სამხედრო, სატრანსპორტო, ელექტროენერგიაში, ფინანსებში, განათლებაში, სამედიცინო და სხვა ინდუსტრიებში.
ჩვენ მოუთმენლად ველით თქვენთან თანამშრომლობას!
გამოქვეყნების დრო: მარ-29-2023