ඉහළ ඒකාබද්ධ තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් විද්‍යුත් දෘෂ්ටි මොඩියුලේටරය

ඉහළ රේඛීයතාවවිද්යුත් දෘෂ්ටි මොඩියුලේටරයසහ මයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝන යෙදුම
සන්නිවේදන පද්ධතිවල වැඩිවන අවශ්‍යතා සමඟ, සංඥා සම්ප්‍රේෂණ කාර්යක්ෂමතාව තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා, අනුපූරක වාසි ලබා ගැනීම සඳහා මිනිසුන් ෆෝටෝන සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන විලයනය කරන අතර මයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝනික්ස් උපත ලබයි. විදුලිය ආලෝකය බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා විද්‍යුත් දෘශ්‍ය මොඩියුලේටරය අවශ්‍ය වේමයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝනික් පද්ධති, සහ මෙම ප්රධාන පියවර සාමාන්යයෙන් සමස්ත පද්ධතියේ ක්රියාකාරිත්වය තීරණය කරයි. රේඩියෝ සංඛ්‍යාත සංඥා දෘශ්‍ය වසම බවට පරිවර්තනය කිරීම ප්‍රතිසම සංඥා ක්‍රියාවලියක් වන අතර සාමාන්‍ය වේවිද්යුත් දෘෂ්ය මොඩියුලේටර්ආවේනික නොවන රේඛීයතාවයක් ඇත, පරිවර්තන ක්‍රියාවලියේ බරපතල සංඥා විකෘතියක් ඇත. ආසන්න රේඛීය මොඩියුලේෂන් සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා, මොඩියුලේටරයේ මෙහෙයුම් ලක්ෂ්‍යය සාමාන්‍යයෙන් විකලාංග පක්ෂග්‍රාහී ලක්ෂ්‍යයේ සවි කර ඇත, නමුත් එයට තවමත් මොඩියුලේටරයේ රේඛීයතාවය සඳහා මයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝන සබැඳියේ අවශ්‍යතා සපුරාලිය නොහැක. ඉහළ රේඛීයතාවයක් සහිත විද්‍යුත් දෘශ්‍ය මොඩියුලේටර් ඉක්මනින් අවශ්‍ය වේ.

සිලිකන් ද්‍රව්‍යවල අධිවේගී වර්තන දර්ශක මොඩියුලය සාමාන්‍යයෙන් සාක්ෂාත් කරගනු ලබන්නේ නිදහස් වාහක ප්ලාස්මා විසරණය (FCD) බලපෑම මගිනි. FCD ආචරණය සහ PN හන්දි මොඩියුලේෂන් දෙකම රේඛීය නොවන අතර එමඟින් සිලිකන් මොඩියුලේටරය ලිතියම් නියෝබේට් මොඩියුලේටරයට වඩා අඩු රේඛීය වේ. ලිතියම් නයෝබේට් ද්‍රව්‍ය විශිෂ්ට ලෙස ප්‍රදර්ශනය කරයිවිද්යුත් දෘෂ්ය මොඩියුලේෂන්ඒවායේ Pucker බලපෑම නිසා ගුණාංග. ඒ අතරම, ලිතියම් නයෝබේට් ද්‍රව්‍යයට විශාල කලාප පළලක්, හොඳ මොඩියුලේෂන් ලක්ෂණ, අඩු පාඩුවක්, පහසු ඒකාබද්ධතාවයක් සහ අර්ධ සන්නායක ක්‍රියාවලියක් සමඟ ගැළපීම, සිලිකන් හා සසඳන විට ඉහළ ක්‍රියාකාරී ඉලෙක්ට්‍රෝ ඔප්ටිකල් මොඩියුලේටරය සෑදීම සඳහා තුනී පටල ලිතියම් නයෝබේට් භාවිතය වැනි වාසි ඇත. පාහේ "කෙටි තහඩුවක්" නැත, නමුත් ඉහළ රේඛීයත්වය ලබා ගැනීමට. තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් (LNOI) පරිවාරකයේ ඉලෙක්ට්‍රෝ ඔප්ටික් මොඩියුලේටරය හොඳ සංවර්ධන දිශාවක් බවට පත්ව ඇත. තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් ද්‍රව්‍ය සකස් කිරීමේ තාක්ෂණය සහ තරංග මාර්ගෝපදේශක එචිං තාක්ෂණය දියුණු කිරීමත් සමඟ තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් විද්‍යුත් ඔප්ටික් මොඩියුලේටරයේ ඉහළ පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාව සහ ඉහළ ඒකාබද්ධතාවය ජාත්‍යන්තර ශාස්ත්‍රීය හා කර්මාන්ත ක්ෂේත්‍රය බවට පත්ව ඇත.

තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් වල ලක්ෂණ
එක්සත් ජනපදයේ DAP AR සැලසුම්කරණය ලිතියම් නයෝබේට් ද්‍රව්‍ය පිළිබඳ පහත ඇගයීමක් සිදු කර ඇත: ඉලෙක්ට්‍රොනික විප්ලවයේ කේන්ද්‍රය නම් කර ඇත්තේ සිලිකන් ද්‍රව්‍ය අනුව නම්, ෆෝටෝනික් විප්ලවයේ උපන් ස්ථානය ලිතියම් නයෝබේට් ලෙස නම් කිරීමට ඉඩ ඇත. . මෙයට හේතුව ලිතියම් නියෝබේට් දෘෂ්‍ය ක්ෂේත්‍රයේ සිලිකන් ද්‍රව්‍ය මෙන් විද්‍යුත් දෘශ්‍ය ආචරණය, ධ්වනි-දෘශ්‍ය ආචරණය, පීසෝ ඉලෙක්ට්‍රික් ආචරණය, තාප විද්‍යුත් ආචරණය සහ ප්‍රකාශ පරාවර්තක ආචරණය එකකින් ඒකාබද්ධ කරන බැවිනි.

දෘශ්‍ය සම්ප්‍රේෂණ ලක්ෂණ අනුව, බහුලව භාවිතා වන 1550nm කලාපයේ ආලෝකය අවශෝෂණය වීම හේතුවෙන් InP ද්‍රව්‍ය විශාලතම on-chip සම්ප්‍රේෂණ අලාභය ඇත. SiO2 සහ සිලිකන් නයිට්රයිඩ් හොඳම සම්ප්රේෂණ ලක්ෂණ ඇති අතර, පාඩුව ~ 0.01dB/cm මට්ටමට ළඟා විය හැක; වර්තමානයේ, තුනී පටල ලිතියම් නයෝබේට් තරංග මාර්ගෝපදේශයේ අලාභය 0.03dB/cm මට්ටමට ළඟා විය හැකි අතර, තුනී පටල ලිතියම් නයෝබේට් තරංග මාර්ගෝපදේශයේ අලාභය තවදුරටත් අඩු කිරීමේ හැකියාවක් පවතී තාක්ෂණික මට්ටමේ අඛණ්ඩ වැඩිදියුණු කිරීම් සමඟ. අනාගතය එබැවින් තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් ද්‍රව්‍ය ප්‍රභාසංස්ලේෂණ මාර්ගය, ෂන්ට් සහ ක්ෂුද්‍රකරණය වැනි උදාසීන ආලෝක ව්‍යුහයන් සඳහා හොඳ කාර්ය සාධනයක් පෙන්වනු ඇත.

ආලෝක උත්පාදනය අනුව, සෘජුවම ආලෝකය විමෝචනය කිරීමේ හැකියාව ඇත්තේ InP පමණි; එබැවින්, ක්ෂුද්‍ර තරංග ෆෝටෝන යෙදීම සඳහා, LNOI පදනම් වූ ෆෝටෝනික් ඒකාබද්ධ චිපයේ InP පාදක ආලෝක ප්‍රභවය backloading වෙල්ඩින් හෝ epitaxial වර්ධනය මගින් හඳුන්වා දීම අවශ්‍ය වේ. ආලෝක මොඩියුලේෂන් සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, තුනී පටල ලිතියම් නයෝබේට් ද්‍රව්‍ය විශාල මොඩියුලේෂන් කලාප පළලක්, අඩු අර්ධ තරංග වෝල්ටීයතාවයක් සහ අඩු සම්ප්‍රේෂණ පාඩුවක් ලබා ගැනීම සඳහා InP සහ Si වලට වඩා පහසු බව ඉහත අවධාරණය කර ඇත. එපමනක් නොව, තුනී පටල ලිතියම් නයෝබේට් ද්‍රව්‍යවල විද්‍යුත් දෘශ්‍ය මොඩියුලේෂන් හි ඉහළ රේඛීයතාවය සියලුම මයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝන යෙදුම් සඳහා අත්‍යවශ්‍ය වේ.

දෘශ්‍ය මාර්ගගත කිරීම සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, තුනී පටල ලිතියම් නයෝබේට් ද්‍රව්‍යයේ අධිවේගී විද්‍යුත් දෘෂ්‍ය ප්‍රතිචාරය LNOI පාදක දෘෂ්‍ය ස්විචය අධිවේගී දෘශ්‍ය මාර්ග මාරු කිරීමේ හැකියාව ඇති කරයි, සහ එවැනි අධිවේගී මාරුවීම්වල බල පරිභෝජනය ද ඉතා අඩුය. ඒකාබද්ධ ක්ෂුද්‍ර තරංග ෆෝටෝන තාක්ෂණයේ සාමාන්‍ය යෙදුම සඳහා, දෘශ්‍ය පාලනය කරන ලද කදම්භ සැකසීමේ චිපයට වේගවත් කදම්භ ස්කෑන් කිරීමේ අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා අධිවේගී මාරුවීමේ හැකියාව ඇති අතර අතිශය අඩු බලශක්ති පරිභෝජනයේ ලක්ෂණ විශාල අවශ්‍යතාවලට හොඳින් අනුගත වේ. -පරිමාණ අදියර අරා පද්ධතිය. InP මත පදනම් වූ දෘශ්‍ය ස්විචයට අධිවේගී දෘෂ්‍ය මාර්ග මාරු කිරීම ද අවබෝධ කර ගත හැකි වුවද, එය විශාල ශබ්දයක් හඳුන්වා දෙනු ඇත, විශේෂයෙන් බහු මට්ටමේ දෘශ්‍ය ස්විචය කැස්කැඩ් කරන විට, ශබ්ද සංගුණකය බරපතල ලෙස පිරිහී යනු ඇත. සිලිකන්, SiO2 සහ සිලිකන් නයිට්‍රයිඩ් ද්‍රව්‍යවලට තාප ප්‍රකාශ ආචරණය හෝ වාහක විසුරුමේ බලපෑම හරහා දෘශ්‍ය මාර්ග පමණක් මාරු කළ හැකි අතර, අධික බල පරිභෝජනය සහ මන්දගාමී මාරු වීමේ වේගයේ අවාසි ඇත. අදියර අරාවේ අරාව විශාල වන විට, එය බලශක්ති පරිභෝජනයේ අවශ්යතා සපුරාලිය නොහැක.

දෘශ්‍ය විස්තාරණය අනුව, දඅර්ධ සන්නායක දෘශ්‍ය ඇම්ප්ලිෆයර් (SOA) InP මත පදනම් වූ වාණිජ භාවිතය සඳහා පරිණත වී ඇත, නමුත් එය මයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝන යෙදීමට හිතකර නොවන ඉහළ ශබ්ද සංගුණකය සහ අඩු සන්තෘප්ත නිමැවුම් බලයේ අවාසි ඇත. ආවර්තිතා සක්‍රිය කිරීම සහ ප්‍රතිලෝම මත පදනම් වූ තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් තරංග මාර්ගෝපදේශයේ පරාමිතික විස්තාරණ ක්‍රියාවලියට අඩු ශබ්දයක් සහ ඉහළ බලයක් මත චිප් ඔප්ටිකල් විස්තාරණයක් ලබා ගත හැකි අතර එමඟින් චිප් ඔප්ටිකල් විස්තාරණය සඳහා ඒකාබද්ධ මයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝන තාක්ෂණයේ අවශ්‍යතා හොඳින් සපුරාලිය හැකිය.

ආලෝකය හඳුනාගැනීම සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් 1550 nm කලාපයේ ආලෝකයට හොඳ සම්ප්‍රේෂණ ලක්ෂණ ඇත. ප්‍රකාශ විද්‍යුත් පරිවර්තනයේ ක්‍රියාකාරිත්වය සාක්ෂාත් කරගත නොහැක, එබැවින් ක්ෂුද්‍ර තරංග ෆෝටෝන යෙදුම් සඳහා, චිපය මත ප්‍රකාශ විද්‍යුත් පරිවර්තනයේ අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා. InGaAs හෝ Ge-Si හඳුනාගැනීමේ ඒකක LNOI මත පදනම් වූ ෆොටෝනික් ඒකාබද්ධ චිප්ස් මත වෙල්ඩින් හෝ එපිටාක්සියල් වර්ධක බැක්ලෝඩ් කිරීම මගින් හඳුන්වා දිය යුතුය. ඔප්ටිකල් ෆයිබර් සමඟ සම්බන්ධ කිරීම සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, ඔප්ටිකල් තන්තුම SiO2 ද්‍රව්‍ය වන බැවින්, SiO2 තරංග මාර්ගෝපදේශයේ මාදිලි ක්ෂේත්‍රය දෘශ්‍ය තන්තු ක්ෂේත්‍රය සමඟ ඉහළම ගැළපෙන උපාධිය ඇති අතර සම්බන්ධ කිරීම වඩාත් පහසු වේ. තුනී පටල ලිතියම් නයෝබේට් හි දැඩි ලෙස සීමා කරන ලද තරංග මාර්ගෝපදේශයේ මාදිලි ක්ෂේත්‍ර විෂ්කම්භය 1μm පමණ වන අතර එය ප්‍රකාශ තන්තු ක්ෂේත්‍රයට වඩා බෙහෙවින් වෙනස් වේ, එබැවින් ප්‍රකාශ තන්තු වල මාදිලි ක්ෂේත්‍රයට ගැලපෙන පරිදි නිසි මාදිලියේ ස්ථාන පරිවර්තනයක් සිදු කළ යුතුය.

අනුකලනය සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, විවිධ ද්‍රව්‍යවල ඉහළ ඒකාබද්ධතා විභවයක් තිබේද යන්න ප්‍රධාන වශයෙන් රඳා පවතින්නේ තරංග මාර්ගෝපදේශයේ නැමීමේ අරය මත ය (තරංග මාර්ගෝපදේශක මාදිලියේ ක්ෂේත්‍රයේ සීමාවෙන් බලපායි). දැඩි ලෙස සීමා කරන ලද තරංග මාර්ගෝපදේශය කුඩා නැමීමේ අරයකට ඉඩ සලසයි, එය ඉහළ අනුකලනය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා වඩාත් හිතකර වේ. එබැවින් තුනී පටල ලිතියම් නයෝබේට් තරංග මාර්ගෝපදේශවලට ඉහළ ඒකාබද්ධතාවයක් ලබා ගැනීමේ හැකියාව ඇත. එබැවින්, තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් පෙනුම නිසා ලිතියම් නයෝබේට් ද්රව්ය සැබවින්ම දෘශ්ය "සිලිකන්" භූමිකාව ඉටු කිරීමට හැකි වේ. මයික්‍රෝවේව් ෆෝටෝන යෙදීම සඳහා තුනී පටල ලිතියම් නයෝබේට් වල වාසි වඩාත් පැහැදිලිය.