თხელი ფირის ლითიუმ-ნიობატის ელექტროოპტიკური მოდულატორის კვლევის პროგრესი

კვლევის პროგრესითხელი ფირის ლითიუმ-ნიობატის ელექტრო-ოპტიკური მოდულატორი

ელექტროოპტიკური მოდულატორი ოპტიკური საკომუნიკაციო სისტემისა და მიკროტალღური ფოტონური სისტემის ძირითადი მოწყობილობაა. ის არეგულირებს სინათლის გავრცელებას თავისუფალ სივრცეში ან ოპტიკურ ტალღამძღოლში, გამოყენებული ელექტრული ველით გამოწვეული მასალის გარდატეხის ინდექსის შეცვლით. ტრადიციული ლითიუმის ნიობატიელექტროოპტიკური მოდულატორიელექტროოპტიკურ მასალად იყენებს ნაყარ ლითიუმ-ნიობატის მასალას. ერთკრისტალური ლითიუმ-ნიობატის მასალა ლოკალურად დოპირდება ტალღგამტარი მასალის წარმოსაქმნელად ტიტანის დიფუზიის ან პროტონული გაცვლის პროცესის მეშვეობით. ბირთვისა და გარსის ფენას შორის გარდატეხის ინდექსის სხვაობა ძალიან მცირეა და ტალღგამტარს სინათლის ველთან სუსტი შეკავშირების უნარი აქვს. შეფუთული ელექტროოპტიკური მოდულატორის საერთო სიგრძე, როგორც წესი, 5~10 სმ-ია.

ლითიუმ-ნიობატის იზოლატორზე დამუშავების (LNOI) ტექნოლოგია ეფექტურ გზას წარმოადგენს ლითიუმ-ნიობატის ელექტრო-ოპტიკური მოდულატორის დიდი ზომის პრობლემის გადასაჭრელად. ტალღგამტარის ბირთვულ ფენასა და გარსის ფენას შორის გარდატეხის ინდექსის სხვაობა 0.7-მდეა, რაც მნიშვნელოვნად აძლიერებს ტალღგამტარის ოპტიკური რეჟიმის შეკავშირების უნარს და ელექტრო-ოპტიკური რეგულირების ეფექტს და ელექტრო-ოპტიკური მოდულატორის სფეროში კვლევის ცხელ წერტილად იქცა.

მიკროდამუშავების ტექნოლოგიის პროგრესის გამო, LNOI პლატფორმაზე დაფუძნებული ელექტროოპტიკური მოდულატორების შემუშავებამ სწრაფი პროგრესი განიცადა, რაც აჩვენებს უფრო კომპაქტური ზომისა და მუშაობის უწყვეტი გაუმჯობესების ტენდენციას. გამოყენებული ტალღის გამტარი სტრუქტურის მიხედვით, ტიპიური თხელი ფირის ლითიუმ-ნიობატის ელექტროოპტიკური მოდულატორები პირდაპირ ამოტვიფრული ტალღის გამტარი ელექტროოპტიკური მოდულატორებია, დატვირთული ჰიბრიდული.ტალღის გამტარი მოდულატორებიდა ჰიბრიდული სილიკონის ინტეგრირებული ტალღის გამტარი ელექტრო-ოპტიკური მოდულატორები.

ამჟამად, მშრალი გრავირების პროცესის გაუმჯობესება მნიშვნელოვნად ამცირებს თხელი ფირის ლითიუმ-ნიობატის ტალღგამტარების დანაკარგებს, ქედის დატვირთვის მეთოდი წყვეტს გრავირების პროცესის მაღალი სირთულის პრობლემას და განხორციელდა ლითიუმ-ნიობატის ელექტროოპტიკური მოდულატორი 1 ვოლტზე ნაკლები ნახევარტალღური ძაბვით, ხოლო მოწიფული SOI ტექნოლოგიასთან კომბინაცია შეესაბამება ფოტონისა და ელექტრონული ჰიბრიდული ინტეგრაციის ტენდენციას. თხელი ფირის ლითიუმ-ნიობატის ტექნოლოგიას აქვს უპირატესობები ჩიპზე დაბალი დანაკარგის, მცირე ზომისა და დიდი გამტარობის ინტეგრირებული ელექტროოპტიკური მოდულატორის რეალიზებაში. თეორიულად, პროგნოზირებულია, რომ 3 მმ თხელი ფირის ლითიუმ-ნიობატი ბიძგ-წევის მეთოდით...M⁃Z მოდულატორები3dB ელექტრო-ოპტიკური გამტარობა შეიძლება მიაღწიოს 400 გჰც-მდე, ხოლო ექსპერიმენტულად მომზადებული თხელი ფირის ლითიუმ-ნიობატის მოდულატორის გამტარობა, როგორც აღნიშნულია, 100 გჰც-ზე ოდნავ მეტია, რაც ჯერ კიდევ შორს არის თეორიული ზედა ზღვრიდან. ძირითადი სტრუქტურული პარამეტრების ოპტიმიზაციის შედეგად მიღებული გაუმჯობესება შეზღუდულია. მომავალში, ახალი მექანიზმებისა და სტრუქტურების შესწავლის პერსპექტივიდან, როგორიცაა სტანდარტული კოპლანარული ტალღის გამტარი ელექტროდის სეგმენტირებული მიკროტალღური ელექტროდის სახით დიზაინი, მოდულატორის მუშაობა შეიძლება კიდევ უფრო გაუმჯობესდეს.

გარდა ამისა, ინტეგრირებული მოდულატორის ჩიპური შეფუთვისა და ლაზერებთან, დეტექტორებთან და სხვა მოწყობილობებთან ჩიპზე ჰეტეროგენული ინტეგრაციის რეალიზაცია წარმოადგენს როგორც შესაძლებლობას, ასევე გამოწვევას თხელი ფირის ლითიუმ-ნიობატის მოდულატორების სამომავლო განვითარებისთვის. თხელი ფირის ლითიუმ-ნიობატის ელექტროოპტიკური მოდულატორი უფრო მნიშვნელოვან როლს შეასრულებს მიკროტალღურ ფოტონებში, ოპტიკურ კომუნიკაციასა და სხვა სფეროებში.