තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් ඉලෙක්ට්‍රෝ ඔප්ටික් මොඩියුලේටරයේ ව්‍යුහය සහ ක්‍රියාකාරිත්වය පිළිබඳ හැඳින්වීම

ව්‍යුහය සහ කාර්ය සාධනය පිළිබඳ හැඳින්වීමතුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් ඉලෙක්ට්‍රෝ ඔප්ටික් මොඩියුලේටරය
An විද්‍යුත්-දෘශ්‍ය මොඩියුලේටරයවිවිධ ව්‍යුහයන්, තරංග ආයාම සහ තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් වේදිකා මත පදනම්ව, සහ විවිධ වර්ගවල පුළුල් කාර්ය සාධන සංසන්දනයක් මත පදනම්වEOM මොඩියුලේටර්, මෙන්ම පර්යේෂණ සහ යෙදීම් පිළිබඳ විශ්ලේෂණයක්තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් මොඩියුලේටර්වෙනත් ක්ෂේත්‍රවල.

1. අනුනාද නොවන කුහර තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් මොඩියුලේටරය
මෙම වර්ගයේ මොඩියුලේටරය ලිතියම් නියෝබේට් ස්ඵටිකයේ විශිෂ්ට විද්‍යුත්-දෘශ්‍ය ආචරණය මත පදනම් වන අතර එය අධිවේගී සහ දිගු දුර දෘශ්‍ය සන්නිවේදනය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා ප්‍රධාන උපාංගයකි. ප්‍රධාන ව්‍යුහ තුනක් ඇත:
1.1 සංචාරක තරංග ඉලෙක්ට්‍රෝඩ MZI මොඩියුලේටරය: මෙය වඩාත් සාමාන්‍ය නිර්මාණයයි. හාවඩ් විශ්ව විද්‍යාලයේ ලොන් č ආර් පර්යේෂණ කණ්ඩායම ප්‍රථම වරට 2018 දී ඉහළ කාර්ය සාධන අනුවාදයක් ලබා ගත් අතර, ක්වාර්ට්ස් උපස්ථර මත පදනම් වූ ධාරිත්‍රක පැටවීම (ඉහළ කලාප පළලක් නමුත් සිලිකන්-පාදක සමඟ නොගැලපේ) සහ උපස්ථර කුහර මත පදනම් වූ සිලිකන්-පාදක අනුකූලතාව ඇතුළු පසුකාලීන වැඩිදියුණු කිරීම් සමඟ ඉහළ කලාප පළලක් (> 67 GHz) සහ අධිවේගී සංඥා (112 Gbit/s PAM4 වැනි) සම්ප්‍රේෂණය ලබා ගත්තේය.
1.2 නැමීමේ MZI මොඩියුලේටරය: උපාංගයේ ප්‍රමාණය කෙටි කිරීමට සහ QSFP-DD වැනි සංයුක්ත මොඩියුලවලට අනුවර්තනය වීමට, ධ්‍රැවීකරණ ප්‍රතිකාරය, හරස් තරංග මාර්ගෝපදේශය හෝ ප්‍රතිලෝම ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ භාවිතා කර උපාංගයේ දිග අඩකින් අඩු කර 60 GHz කලාප පළලක් ලබා ගනී.
1.3තනි/ද්විත්ව ධ්‍රැවීකරණ සහසම්බන්ධිත විකලාංග (IQ) මොඩියුලේටරය: සම්ප්‍රේෂණ අනුපාතය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා ඉහළ-පිළිවෙල මොඩියුලේෂන් ආකෘතිය භාවිතා කරයි. සන් යාට් සෙන් විශ්ව විද්‍යාලයේ කායි පර්යේෂණ කණ්ඩායම 2020 දී පළමු චිපයේ තනි ධ්‍රැවීකරණ IQ මොඩියුලේටරය අත්කර ගත්තේය. අනාගතයේදී සංවර්ධනය කරන ලද ද්විත්ව ධ්‍රැවීකරණ IQ මොඩියුලේටරය වඩා හොඳ කාර්ය සාධනයක් ඇති අතර, ක්වාර්ට්ස් උපස්ථරය මත පදනම් වූ අනුවාදය 1.96 Tbit/s තනි තරංග ආයාම සම්ප්‍රේෂණ අනුපාත වාර්තාවක් පිහිටුවා ඇත.

2. අනුනාද කුහර වර්ගයේ තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් මොඩියුලේටරය
අතිශය කුඩා සහ විශාල කලාප පළල මොඩියුලේටර් ලබා ගැනීම සඳහා, විවිධ අනුනාද කුහර ව්‍යුහයන් තිබේ:
2.1 ෆොටෝනික් ස්ඵටික (PC) සහ ක්ෂුද්‍ර වළලු මොඩියුලේටරය: රොචෙස්ටර් විශ්ව විද්‍යාලයේ ලින්ගේ පර්යේෂණ කණ්ඩායම විසින් පළමු ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත ෆොටෝනික් ස්ඵටික මොඩියුලේටරය සංවර්ධනය කර ඇත. මීට අමතරව, සිලිකන් ලිතියම් නියෝබේට් විෂමජාතීය ඒකාබද්ධ කිරීම සහ සමජාතීය ඒකාබද්ධ කිරීම මත පදනම් වූ ක්ෂුද්‍ර වළලු මොඩියුලේටර් ද යෝජනා කර ඇති අතර, එමඟින් GHz කිහිපයක කලාප පළලක් ලබා ගත හැකිය.
2.2 බ්‍රැග් ග්‍රේටින් අනුනාද කුහර මොඩියුලේටරය: ෆැබ්‍රි පෙරොට් (FP) කුහරය, තරංග මාර්ගෝපදේශක බ්‍රැග් ග්‍රේටින් (WBG) සහ මන්දගාමී ආලෝක (SL) මොඩියුලේටරය ඇතුළුව. මෙම ව්‍යුහයන් ප්‍රමාණය, ක්‍රියාවලි ඉවසීම් සහ කාර්ය සාධනය සමතුලිත කිරීම සඳහා නිර්මාණය කර ඇත, උදාහරණයක් ලෙස, 2 × 2 FP අනුනාද කුහර මොඩියුලේටරයක් ​​110 GHz ඉක්මවන අතිශය විශාල කලාප පළලක් ලබා ගනී. සම්බන්ධිත බ්‍රැග් ග්‍රේටින් මත පදනම් වූ මන්දගාමී ආලෝක මොඩියුලේටරය වැඩ කරන කලාප පළල පරාසය පුළුල් කරයි.

3. විෂමජාතීය ඒකාබද්ධ තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් මොඩියුලේටරය
සිලිකන් පාදක වේදිකාවල CMOS තාක්ෂණයේ ගැළපුම සහ ලිතියම් නියෝබේට් හි විශිෂ්ට මොඩියුලේෂන් ක්‍රියාකාරිත්වය ඒකාබද්ධ කිරීම සඳහා ප්‍රධාන ඒකාබද්ධ ක්‍රම තුනක් තිබේ:
3.1බන්ධන ආකාරයේ විෂමජාතීය ඒකාබද්ධ කිරීම: බෙන්සොසයික්ලොබියුටීන් (BCB) හෝ සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ් සමඟ සෘජුවම බන්ධනය වීමෙන්, තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් සිලිකන් හෝ සිලිකන් නයිට්‍රයිඩ් වේදිකාවකට මාරු කරනු ලැබේ, වේෆර් මට්ටම, ඉහළ උෂ්ණත්ව ස්ථායී ඒකාබද්ධ කිරීම සාක්ෂාත් කර ගනී. මොඩියුලේටරය ඉහළ කලාප පළලක් (>70 GHz, 110 GHz ඉක්මවන) සහ අධිවේගී සංඥා සම්ප්‍රේෂණ හැකියාව ප්‍රදර්ශනය කරයි.
3.2 තැන්පතු තරංග මාර්ගෝපදේශක ද්‍රව්‍ය විෂමජාතීය ඒකාබද්ධ කිරීම: බර තරංග මාර්ගෝපදේශකයක් ලෙස තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් මත සිලිකන් හෝ සිලිකන් නයිට්‍රයිඩ් තැන්පත් කිරීමෙන් කාර්යක්ෂම විද්‍යුත්-දෘශ්‍ය මොඩියුලේෂන් ද ලබා ගත හැකිය.
3.3ක්ෂුද්‍ර හුවමාරු මුද්‍රණය (μ TP) විෂමජාතීය ඒකාබද්ධ කිරීම: මෙය මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය සඳහා භාවිතා කිරීමට අපේක්ෂා කරන තාක්‍ෂණයකි, එමඟින් සංකීර්ණ පසු සැකසුම් වළක්වා, ඉහළ නිරවද්‍යතා උපකරණ හරහා ඉලක්කගත චිප්ස් වෙත පෙර සැකසූ ක්‍රියාකාරී උපාංග මාරු කරයි. එය සිලිකන් නයිට්‍රයිඩ් සහ සිලිකන් පාදක වේදිකාවලට සාර්ථකව යොදවා ඇති අතර, දස GHz කලාප පළලක් ලබා ගනී.

සාරාංශයක් ලෙස, මෙම ලිපිය ක්‍රමානුකූලව තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් වේදිකා මත පදනම් වූ විද්‍යුත්-දෘශ්‍ය මොඩියුලේටර්වල තාක්ෂණික මාර්ග සිතියම ගෙනහැර දක්වයි, ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහ විශාල කලාප පළලක් අනුනාද නොවන කුහර ව්‍යුහයන් අනුගමනය කිරීම, කුඩා කළ අනුනාද කුහර ව්‍යුහයන් ගවේෂණය කිරීම සහ පරිණත සිලිකන්-පාදක ෆෝටෝනික් වේදිකා සමඟ ඒකාබද්ධ වීම දක්වා. සාම්ප්‍රදායික මොඩියුලේටර්වල කාර්ය සාධන බාධකය බිඳ දැමීම සහ අධිවේගී දෘශ්‍ය සන්නිවේදනය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් මොඩියුලේටර්වල දැවැන්ත විභවය සහ අඛණ්ඩ ප්‍රගතිය එය පෙන්නුම් කරයි.